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김동효, 오준민
Realizing the Internet of
Nano Things: Challenges,
Solutions, and
Applications
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발표순서
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개요
The Internet of Nano Things
Data Collection
System Architecture
Routing Technology
Molecular Nanonetworks
E.M Nanonetworks
Unconventional Routing
Middleware
System Management
Data Analysis
Energy Conservation
Other Challenge
Applications
결론
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개요
 제목 : Realizing the Internet of Nano Things:
Challenges, Solutions , and Applications
 저자 : Sasitharan Balasubramaniam, Tempere
University of Technology, Finlan, and
Waterford Institue of Technology, Ireland
Jussi Kangasharju, University of Helsinki, FInland
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Internet Of Things + Nano Sensor?
IoT는 우리의
일상 생활을
좀 더 Pervaisive
나노 센서 기술을
Computing 환경으로
더한다면?
변화시켜 왔다.
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Internet of Nano Things
1959년 Richard Feynman의
최근 몇 년 사이에 나노장치를 위한 새
유명한 노벨 강의 이후로
로운 통신 패러다임을 만들기 위한 목
적으로 나노통신 학과 개설되어짐
빠르게 진보
IoNT
사람 주변의 다양한 물건에 나노센서
를 매립하는 것은 IoT의 새로운 접근법
이것이 IoNT
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IoNT 기본 개념은 Ian Akyildiz와 Josep
Jornet에 의해 소개 되어짐
IoNT 개념도
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IoNT 통신의 대표적 2가지
분자 통신
• 인체와 같은 생물학적 기관 내에서 통신
• 예를 들어, 세포를 센서로서 재프로그래밍 하는 것
• 분자확산, 박테리아 및 바이러스의 네트워크, 뉴런 이용 등
• 높은 노이즈, 분자의 느린 전파, 박테리아 및 바이러스의 자유 활동으로 인해 나노장비들간의
통신에서 너무 느리거나 믿을 수 없는 메시지 전송 발생 가능
E.M 통신
• 각 각의 기기는 마이크로센서의 티끌만 하며, 2~6마이크로미터
• 구성요소는 안테나(그래핀 소재), EM 트랜시버, 프로세서
• 자체 전력이나, 에너지 수급 방법이 있어야 하며 에너지 수급과 통신 주기 사이의 시간차를
조절할 수 있어야 함. 통신의 신뢰성에 영향을 줄 수 있는 그래핀 안테나의 분자 흡수에 대해
서도 대응 가능하여야 한다.
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Data Collection
분류
문제점
제안된 해결방안
시스템 구조
만약 마이크로게이트웨이가 모
든 나노센서로부터의 정보를 처
리해야 한다면 급속한 에너지 소
모의 문제가 일어날 수 있다.
마이크로게이트웨이와 나노네
트워크를 이중 계층화하여 아
래 계층으로 분배하여 준다.
전송 기술
분자통신:노드 사이의 정보수송
분자들이 너무 느리게 움직이거
나 정보를 잃을 수가 있다.
나노기기들의 멀티홉 릴레이
를 통한 전송
E.M통신:제한적인 메모리, 전원이
노드 사이의 데이터 전송을 못하
게 할 수 있다.
Star-topology 를 통한 마이크로
게이트웨이까지의 싱글홉 전
송
나노네트워크당 하나의 마이크로 Mobile delay-tolerant와 같은 독
게이트만 있을 경우 큰 규모의 데 특한 전송 기법 이용
이터는 전송하기 힘들 수 있다.
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System Architecture
 일반적인 센서 네트워크 구조와는 다르게
나노 네트워크 구조에서는 마이크로게이트
웨이를 사용한다.
 마이크로게이트웨이는 나노센서와 연결 가
능한 기존의 마이크로 센서이다.
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System Architecture
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Routing Technology
대부분의 센서 네트워크 통신 알고리즘은 확장성과 에
너지 효율 능력에서의 최적화에 초점이 맞춰져 있다
IonT 통신 알고리즘의 설계에는 기본의 센서 통신 알고
리즘과 중요한 2가지 차이점이 있다.
• 1. 나노센서는 마이크로 센서보다 훨씬 적은 에너지를 필요로 한다.
• 2. 나노기기는 제한적인 메모리 용량, 전산 처리 능력으로 인해 망
접속형태에 대한 정보가 제한적이고 경로계산을 수행할 수 없다.
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Molecular Nanonetworks
정보를 DNA구성요소(IP패
이진 값은 노드들 사이의
킷과 유사) 또는 이진 형태
전송되어진 분자의 농도로
로 저장
표현
분자 또는 다른 구성요소들
의 한계로 인하여 멀티홉은
할 수 없음. 따라서 전송 메
커니즘은 기회주의적
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자연적인 유체운동으로 확
산된 분자는 쉽게 정보를
잃어버릴 수 있음
E.M Nanonetworks
나노메모리의 한계
이런 제한은 기기들
따라서 계층에 따른
로 프로토콜 코드를
끼리의 협력을 확장
전송 구조를 기대할
저장 못할 수도 있음
시켰음
수 있음
작은 양의 패킷만 생
산하므로 패킷충돌
star-topology
은 일어나지 않을 것
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*Star Topology*
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Unconventional Routing
 나노 네트워크에 하나의 마이크로게이트웨
이만 있으면 큰 규모의 데이터를 전송하는
것은 어려울 수 있음.
 Mobile Delay-Tolerant가 해결책이 될 수 있
음
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*Mobile delay-tolerant*
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Middleware
System
Management
Data
Analysis
Energy Conservation
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Microgateway Middleware
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System Management
 게이트웨이 내부의 작동을 관리
 나노네트워크 환경은 가혹하고 변동이 심
하여 나노센서 데이터 전송의 효율성과 신
뢰성에 큰 방해가 됨(ex: 수증기가 EM신호
를 방해)
 환경의 컨디션을 가늠하고, 메시지 전송의
신뢰성에 영향을 줄 수 있는 변동을 인식하
여 네트워크 통신을 관리해 주어야 한다
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Data Analysis
 환경의 많은 변화는 많은 양의 데이터가 전
송되어질 때, 문제를 일으킬 수 있습니다.
 나노센서간의 메시지 전송에서 커다란 시
간차가 발생할 수 있다.
 메시지를 peer로 보내기 전에 모든 메시지
가 도착하길 기다리고 이 데이터를 융합한
후 보내는 게 최선의 해결책.
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Energy Conservation
 Microgateways는 나노네트워크를 통해 통신
하는 동안 에너지를 쉽게 고갈시켜 버린다.
 Microgateways는 sleep 패턴을 (분자통신에
서는)분자의 전송 주기와 맞추고, (E.M통신
에서는) E.M나노센서의 충전 패턴과 맞춘다.
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Other Challenge
분류
문제점
제안된 해결법
상황정보
관리
나노 네트워크는 극도로 미
세한 상황정보와 관련된 데
이터들을 많이 발생시킨다.
특성화된 각 각의 개념들을
하나로 합친다.
보안과
프라이버시
나노센서에 의해 수집된 정
보는 개개인의 분자적 또는
유전적 정보를 포함할 수 있
다.
반드시 IoNT는 세심하게 관
리되어 잘못된 일에 쓰이지
않도록 보호해야 한다. 보호
규정의 신설 필요.
서비스 구성요소와 현재의 서비스 위주의 시스
발견
템 구성은 엄청나게 방대한
나노네트워크의 데이터를 처
리할 수가 없다.
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서비스를 각 각 군집화된 서
비스 구성요소와 견본으로
이루어진 응용 프로그램과
데이터 수집서비스 2가지로
세분화한다.
Applications
건강관리
• 환자의 몸속에서 나노센서가 생명유지에 필수적인 생물학적 활동을 모니터링
• 센서들은 입을 수 있는 마이크로게이트웨이로 몸에 부착되어 실시간에 가까운 정보들을 의
사에게 전송함
공공장소 관리
• 병원이나 공항 또는 식당 등의 공공 장송에 고밀도로 나노센서를 배치
• 센서들이 바이러스성 질병들의 전파를 추적하고 사람들이 어떻게 다르게 영향 받는지에 대
한 결과를 제시
농업, 환경 분야
• 농작물이나 가축, 기타 환경으로부터 유해한 박테리아나 바이러스들, 또는 다른 감염원을 찾
는 역할
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결론
 IoNT에 대한 상상은 나노 네트워크 통신 기
술의 발전과 전력 등의 기술적 한계를 극복
하는 가운데서 빛을 볼 수 있을 것입니다.
 지금이 인간에게 더 좋은 삶을 누리게 해주
는 Real Pervasive Computing 환경을 연구, 개
발하기에 적절한 때입니다.
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