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책소개

하드웨어와 소프트웨어 엔지니어 모두를 위한 IoT 해설서!

최근 M2M(Machine to Machine)과 IoT(Internet Of Things)라는 키워드가 주목받고 있다. IoT란, PC는 물론 스마트폰이나 가전제품 등 우리 주변에 있는 다양한 사물과 디바이스에 내장된 센서로부터 전송되는 정보를 인터넷을 통해 활용하는 구조를 말한다.

이 책은 IoT를 시스템 개발에서 활용하고자 하는 엔지니어를 대상으로 IoT를 구성하는 기술 요소인 디바이스, 센서, 통신 프로토콜(MQTT)의 기초 지식과 IoT 활용 방법까지 설명한다. 센서를 활용하기 위해서는 센서는 물론, 하드웨어 및 소프트웨어, 센서 데이터 분석 등 폭넓은 지식이 필요하다. 또한, IoT를 실현하기 위한 아키텍처나 센서 종류, 센서에서 취득할 수 있는 정보 등 기초적인 지식에서부터 센서 디바이스의 프로토타입에 필요한 아두이노와 같은 보드 소개와 선택법, 센서와 접속하는 회로, 센서 데이터 분석, IoT와 스마트폰/웨어러블 디바이스와의 연동까지 엔지니어가 IoT를 활용하기 위해 알아야 할 거의 모든 것을 담고 있다. 또한, 저자들이 개발한 IoT 시스템의 사례를 통해 하드웨어나 무선통신이 가지는 특유의 문제 해결 방법이나 디바이스 설치, 보안 등 IoT 시스템을 활용할 때의 노하우도 담고 있다.

목차

Chapter 1 IoT 기초지식 1
1.1 | IoT 입문 2
1.1.1 IoT 2
1.1.2 IoT 동향 2
1.2 | IoT가 실현하는 세상 4
1.2.1 유비쿼터스 네트워크 사회 4
1.2.2 사물인터넷 접속 5
1.2.3 M2M이 실현하는 사회 6
1.2.4 IoT가 실현하는 세계 7
Column 활발한 표준화 활동 9
1.3 | IoT를 구성하는 기술 요소 9
1.3.1 디바이스 9
1.3.2 센서 13
1.3.3 네트워크 15
1.3.4 IoT 서비스 18
1.3.5 데이터 분석 21

Chapter 2 IoT 아키텍처 25
2.1 | IoT 아키텍처 구성 26
2.1.1 전체 구성 26
2.1.2 게이트웨이 27
2.1.3 서버 구성 29
2.2 | 데이터 수집 30
2.2.1 게이트웨이의 역할 30
2.3 | 데이터 수신 33
2.3.1 수신 서버 역할 33
2.3.2 HTTP 프로토콜 33
Column REST API 34
2.3.3 웹소켓 34
2.3.4 MQTT 35
2.3.5 데이터 포맷 44
Column 이미지, 음성 및 영상 데이터 다루기 46
2.4 | 데이터 처리 47
2.4.1 처리 서버의 역할 47
2.4.2 배치 처리 48
2.4.3 스트림 처리 51
2.5 | 데이터 저장 54
2.5.1 데이터베이스 역할 54
2.5.2 데이터베이스의 종류와 특징 55
2.6 | 디바이스 제어 59
2.6.1 송신 서버의 역할 59
2.6.2 HTTP를 이용한 데이터 전송 59
2.6.3 웹소켓을 이용한 데이터 전송 61
2.6.4 MQTT를 이용한 데이터 전송 61
Column 사례. 식물 공장용 환경 제어 시스템 62

Chapter 3 IoT 디바이스 63
3.1 | 실세계 인터페이스로서 디바이스 64
3.1.1 디바이스를 배우는 이유 64
3.1.2 커넥티비티가 초래한 변화 64
3.2 | IoT 디바이스의 구성 요소 67
3.2.1 기본 구성 67
3.2.2 마이크로 컨트롤러 보드의 종류와 선택 73
Column 오픈 소스 하드웨어의 대두 86
3.3 | 실세계와 클라우드 연결 87
3.3.1 글로벌 네트워크와의 연결 87
3.3.2 게이트웨이 장비와의 통신 방식 88
3.3.3 유선 접속 88
3.3.4 무선 접속 91
3.3.5 전파 인증 취득 96
3.4 | 실세계 정보를 수집 96
3.4.1 센서의 정의 96
3.4.2 센서의 구조 97
3.4.3 센서를 이용하는 프로세스 101
3.4.4 센서 신호를 증폭한다 102
3.4.5 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환 104
3.4.6 센서 캘리브레이션 106
3.4.7 센서의 선택 108
3.5 | 실세계에 피드백 111
3.5.1 출력 디바이스 사용 시 중요한 것들 111
3.5.2 드라이버의 역할 113
3.5.3 정확한 전원 만들기 115
3.5.4 디지털 신호를 아날로그 신호로 변환 117
3.6 | 하드웨어 프로토타입 118
3.6.1 프로토타입의 중요성 118
3.6.2 하드웨어 프로토타입의 주의 사항 120
3.6.3 하드웨어 프로토타입 도구 123
Column 보드 제작에 도전! 124
3.6.4 프로토타입을 마치며 125

Chapter 4 고급 센싱 기술 127
4.1 | 확장하는 센서의 세계 128
4.2 | 고급 센싱 디바이스 129
4.2.1 RGB-D 센서 130
4.2.2 Natural User Interface 138
4.3 | 고급 센싱 시스템 142
4.3.1 위성 측위 시스템 142
4.3.2 일본의 준천정위성 154
4.3.3 IMES 156
4.3.4 와이파이를 이용한 위치 측위 기술 158
4.3.5 비콘 161
4.3.6 위치 정보 및 IoT의 관계 162

Chapter 5 IoT 서비스 시스템 개발 165
5.1 | IoT와 시스템 개발 166
5.1.1 IoT 시스템 개발의 과제 166
5.1.2 IoT 시스템 개발의 특징 167
5.2 | IoT 시스템의 개발 흐름 170
5.2.1 가설 검증 단계 170
5.2.2 시스템 개발 단계 171
5.2.3 유지 보수와 운영 단계 172
Column 수익 셰어 172
5.3 | IoT 서비스 시스템 개발 사례 173
5.3.1 플로어 환경 모니터링 시스템 173
5.3.2 에너지 절약 모니터링 시스템 177
5.4 | IoT 서비스 개발의 포인트 179
5.4.1 디바이스 179
5.4.2 처리 방식 설계 187
5.4.3 네트워크 197
5.4.4 보안 199
5.4.5 운용·유지 보수 207
5.5 | IoT 서비스 시스템 개발을 향해서 210

Chapter 6 IoT와 데이터 분석 213
6.1 | 센서 데이터와 분석 214
6.1.1 분석의 종류 215
6.2.1 집계 분석 217
6.2 | 가시화 217
6.3 | 고도의 분석 223
6.3.1 고도의 분석 기초 224
Column 기계 학습과 데이터 마이닝 234
6.3.2 분석 알고리즘으로 발견하기 234
6.3.3 예측 235
6.4 | 분석에 필요한 요소 239
6.4.1 데이터 분석 240
6.4.2 CEP 243
6.4.3 유바투스 244
Column 분석의 어려움 247

Chapter 7 IoT와 웨어러블 디바이스 249
7.1 | 웨어러블 디바이스의 기초 250
7.1.1 IoT와 웨어러블 디바이스의 관계 250
7.1.2 웨어러블 디바이스의 시장 253
7.1.3 웨어러블 디바이스의 특징 257
7.2 | 웨어러블 디바이스 종류 260
7.2.1 웨어러블 디바이스의 분류 260
7.2.2 안경 형태 265
7.2.3 시계 형태 269
7.2.4 액세서리 형태 272
7.2.5 목적별 선택법 275
7.3 | 웨어러블 디바이스의 활용 284
7.3.1 웨어러블 디바이스의 편리성 285
7.3.2 소비자의 활용 장면 285
7.3.3 기업 환경에서 활용 장면 288
Column 하드웨어 개발의 최근 동향 292

Chapter 8 IoT와 로봇 293
8.1 | 디바이스에서 로봇까지 294
8.1.1 디바이스의 연장으로서 로봇 294
8.1.2 실용 범위가 확대되는 로봇 295
8.1.3 로봇 시스템 구축의 열쇠 297
8.2 | 로봇용 미들웨어의 이용 297
8.2.1 로봇용 미들웨어의 역할 298
8.2.2 RT 미들웨어 299
8.2.3 ROS 300
8.3 | 클라우드로 연결되는 로봇 302
8.3.1 클라우드 로보틱스 303
8.3.2 UNR-PF 304
8.3.3 로보어스 307
8.4 | IoT와 로봇의 미래 310
끝내며… 311