많은 M2M과 IoT 솔루션은 게이트웨이에 의존한다. 게이트웨이는 일반적으로 자산(최소한 우리의 Enterprise IoT 맥락에서는)에 배치되거나 밀접한 전문화된 컴퓨터이다. 게이트웨이는 다양한 기기들, 인터넷, 기업 네트워크에 연결성을 제공한다. 게다가, 게이트웨이는 보통 간단한 경유 논리와 더 복잡한 데이터 수집과 필터링에서 고도로 복잡한 자동화, 분석, 솔루션에 따른 적용 논리까지 지역 논리를 작동시킨다.

M2M/IoT 게이트웨이 중심 건축과 함께 일하는 것은 많은 이점을 갖는다:

• 다양하고 이질적인 기기들이 프로토콜 지도화와 지역 연결성을 위한 게이트웨이를 사용해 더 쉽게 통합될 수 있다 • 게이트웨이는 추상화를 제공하여 더 의미상의 풍부한 적용을 가능하게 한다 • 지역 사업 논리의 실행은 실시간 행동과 반응 시간의 감소를 가능하게 한다 • 게이트웨이는 안정성을 보장하는 수준의 자율화 시행을 돕는다. 예를 들자면 네트워크 문제 사건에서처럼 말이다. • 지역 데이터 분석과 필터링은 네트워크 트래픽을 줄이는 것을 돕는다 • 게이트웨이는 전반적인 솔루션 보안을 향상시키는 지역 보안 솔루션을 배치할 수 있다 • 게이트웨이는 업계에서 지속적인 기업 정책을 보장할 수 있다 • 내장 하드웨어 사업 논리에서 게이트웨이 기능의 개발은 개별 라이프사이클을 가능하게 한다

오늘날 사용되는 많은 다양한 종류의 M2M/IoT 게이트웨이가 있다. 소비자 게이트웨이는 가정 에너지 관리에 더해 가정 자동화와 보안에 사용된다. 전문화된 상업 게이트웨이는 넓은 범위의 교통, 커넥티드 차량, 제조, 에너지를 포함하는 수직들에 이용된다. Wyconn의 CEO인 Adi Reschenhofer는 말한다: “대부분의 M2M/IoT 게이트웨이는 백엔드 연결과 지역 기기, 지역 컴퓨터, 저장 용량의 통합을 위한 무선이나 유선의 연결성 같은 공통 요소를 공유한다. 우리의 M2M/IOT 게이트웨이 매트릭스[see figure below]는 대부분의 일반적인 게이트웨이 종류와 그 주요 요소를 제공한다 .”

M2M/IoT gateway matrix from Wyconn

아래 부분에서, 우리는 현재의 경향과 게이트웨이 선택을 위한 추천을 보기에 앞서 M2M/IoT 게이트웨이의 주 요소들을 볼 것이다.

칩만이 매 세대마다 더 작아지고 더 강력해지는 것이 아니라 오늘날 우리는 터무니없이 작은 크기와 매우 싼 가격으로 이용 가능한 완전한 컴퓨터 시스템을 가지고 있다. 현대 스마트폰들은 어제의 고급서버 수준의 처리 능력과 저장 용량을 가지고 있다. Raspberry Pi 같은 놀라울 정도로 강력한, 신용카드 크기의, 단일 기판 컴퓨터가 이제 최저가로 사용 가능하다.

2014년의 Gartner 회의에서, 요령 있는 IT 연구 회사는 IoT 프로세서에 대한 예측을 발표했다. 우리는 배운 것을 아래 도표에 요약했다. 발표에서, Gartner는 IoT 가능 프로세서의 선적단위에 집중했다. 흥미로운 메시지는 그들이 실제로 더 강력한 가파른 증가를 32비트 마이크로 컨트롤러에서, 너 느린 성장을 8비트와 16비트 마이크로 컨트롤러에서 예측했다는 것이다. Gartner에 따르면, 내장 프로세서와 어플리케이션 프로세스는 IoT 처리 능력의 일부분을 오직 나타낼 뿐이다.

Shipment predictions for IoT processors (based on presentation by Gartner)

일반적으로, 점점 전통적인 내장 시스템의 영역이 리눅스 기반 플랫폼 같은 고수준 시스템으로 대체되어가는 것은 흥미로운 일이다. 이는 풍부한 미들웨어 기능성(예를 들면, 통신 같은)을 요구하는 기능적으로 풍부한 솔루션에 대한 수요로 인해 추진된다. 고수준 솔루션은 낮은 수준의 내장 시스템을 개발하는기에는 극도로 비싸다. 아래의 그림은 대부분의 일반적인 IoT 플랫폼, 그 주 기술적 특징, 일반적인 사용례에 대한 개관을 제공한다.

Dr. Wehner, Jungmann & Wambacher GmbH의 Managing Director인 Roman Wambacher은 다음 설명을 제공한다: 리눅스와 윈도우 내장형 같은 완전한 OS 시스템은 이제 IoT 게이트웨이로 사용되지만 또한 자동차 인포테인먼트 시스템 같은 어플리케이션에도 사용된다. Intel Galileo같은 더 작은 발자국 시스템이나 VxWorks나 QNX 완전한 내장 OS 시스템은 종종 이질적인 기기와 전문화된 요구조건(기능적 안전, 실시간 요구, 임무 중요성)이 달린 복잡한 어플리케이션에, 그리고/혹은 넓은 범위의 내장 프로세서와 마이크로 컨트롤러에 대한 수요로 인해 사용된다. TinyOS, Contiki, RIOT 같은 가장 작은 내장 시스템들은 종종 동일 환경에서 한정된 지역 계산 자원으로 단일 목적 어플리케이션에 사용된다. 그들은 또한 센서 네트워크 내 센서 접속점에 사용된다. 마지막으로, 마이크로커널– 종종 커스텀 솔루션으로 시행되는– 은 단순 센서 접속점에 사용되며 일반적으로 크기, 비용, 에너지 소비에 최적화 되어있다.

IoT application platforms

많은 게이트웨이의 주요 요소는 그들이 기기와 센서 접속점을 분산시키는 지역 무선 연결성을 가능하게 한다는 점이다. 대부분은 100미터 아래의 거리에 다리 놓는 것을 다루는 많은 다양한 표준과 기술이 있다. 주요 차이점은 거리/범위, 대역폭과 대기, 전력 소모, 비용이다. 아래 도표는 몇몇 주요 지역 무선 기술의 개관을 제공한다.

Overview of key local wireless technologies

아래는 다양한 기술들의 매우 간단한 윤곽을 제공한다:

• 블루투스 저 에너지: 아마도 가장 큰 생태계(스마트폰, 타블렛, 등)의 기술. 낮은 전력, 좋은 범위, 적당한 데이터 비율

• 15.4: 스마트 에너지 같은 폐쇄 생태계에 사용되는 낮은 에너지 표준. ZigBee와 WirelessHART 같은 고수준 표준의 창설

• ZigBee: 낮은 전력 소모에 대한 강한 집중. 스마트 미터, 가정 자동화, 센서 네트워크, 원격 통제 장치 등을 대상으로 함. 특히 배터리로 작동되는 기기에 유용

• Wi-Fi: 널리 도입된, 고 데이터 전송률. 하지만 또한 높은 전력 소모와 상대적으로 복잡한 인프라를 요구

• NFC: 낮은 전력이지만 매우 좁은 범위

• IrDA: 좋은 데이터 전송률이지만 송수신선이 필요

게이트웨이를 장거리 원격 백엔드에 통합시키기 위해, 게이트웨이들은 보통 위성통신, 통신사 네트워크(2G, 3G, 4G), 저전력 광범위 네트워크 Low Power Wide Area networks (LPWA), 대도시 영역 네트워크Metropolitan Area Networks (MANs), 혹은 고정선/전선 통신에 의존해야 한다. 이 영역 자체로 중요하고 복잡하기 때문에, 우리는 다음 기술 프로필에 이 부분에서 이 주제(M2M/IoT 통신 서비스)에 전념해야 한다.