[IoT] 프로토콜

# Wireless protocol issues

TCP: transport control protocol, 양방향 확인하는 통신임.

DataLink(2계층)에서 IoT에 특화된 프로토콜

IoT(사물인터넷)는 일반적인 네트워크 환경과는 다른 특성을 가지고 있습니다. IoT 장치들은 대부분 "에너지 효율적"이어야 하며, "작은 메시지"를 주고받고, "제한된 컴퓨팅 자원"을 가지고 있습니다. 이러한 특성에 맞추어 IoT에 특화된 데이터 링크 계층 프로토콜들이 개발되었습니다.

1. 주소 크기의 제한

일반적인 네트워크에서 사용되는 MAC 주소는 48비트로 이루어져 있고, IP 주소는 32비트(IPv4) 또는 128비트(IPv6)로 이루어져 있습니다. 그러나 IoT 장치에서는 이렇게 큰 주소를 사용하기에는 오버헤드가 크므로, 더 작은 크기의 주소체계가 필요합니다. 예를 들어, 16비트 정도의 주소 크기가 IoT 장치에 적합할 수 있습니다.

2. 무선 네트워크 기술의 활용

IoT 장치들은 대부분 무선 네트워크를 통해 연결됩니다. 이에 따라 IoT에 특화된 무선 네트워크 기술들이 개발되었습니다.

• WPAN(Wireless Personal Area Network): 개인 영역 무선 네트워크로, 대표적인 예로는 Bluetooth가 있습니다. Bluetooth는 IEEE 802.15.x 표준을 따르며, 저전력, 단거리 통신에 적합합니다.
• WLAN(Wireless Local Area Network): 근거리 무선 네트워크로, 대표적인 예로는 Wi-Fi가 있습니다. Wi-Fi는 IEEE 802.11.x 표준을 따르며, 일반적인 네트워크에서도 널리 사용됩니다.
• WWAN(Wireless Wide Area Network): 광역 무선 네트워크로, 대표적인 예로는 5G 이동통신망이 있습니다. WWAN은 넓은 지역을 커버할 수 있으며, IoT 장치들의 글로벌 연결성을 제공합니다.

3. 에너지 효율성을 고려한 프로토콜 설계

IoT 장치들은 대부분 배터리로 동작하므로, 에너지 효율성이 매우 중요합니다. 이를 위해 데이터 링크 계층 프로토콜은 불필요한 오버헤드를 최소화하고, 슬립 모드(sleep mode)를 지원하여 에너지 소모를 줄입니다. 또한, 충돌 회피 메커니즘을 통해 재전송으로 인한 에너지 낭비를 줄이기도 합니다.

4. 작은 메시지 크기 지원

IoT 장치들은 일반적으로 작은 크기의 메시지를 주고받습니다. 예를 들어, 센서 데이터나 제어 명령은 대부분 작은 크기로 이루어집니다. 따라서 IoT에 특화된 데이터 링크 계층 프로토콜은 작은 메시지 크기를 효율적으로 처리할 수 있도록 설계되어야 합니다.

이러한 특성을 고려하여 개발된 IoT용 데이터 링크 계층 프로토콜로는 IEEE 802.15.4(저속 WPAN), Bluetooth Low Energy(BLE), Z-Wave, LoRaWAN 등이 있습니다. 이 프로토콜들은 IoT 장치의 제약 사항을 고려하여 설계되었으며, 에너지 효율성, 작은 메시지 크기, 제한된 컴퓨팅 자원 등의 특성에 최적화되어 있습니다.

WPAN(Wireless Personal Area Network)은 개인 영역 무선 네트워크로, 주로 개인 주변의 장치들을 연결하는 데 사용됩니다. WPAN은 웨어러블 장치, 스마트 가전, 헬스케어 기기 등 다양한 IoT 장치에 적용되며, 저전력, 단거리 통신에 초점을 맞추고 있습니다. 대표적인 WPAN 기술로는 Bluetooth, Zigbee, 6LoWPAN 등이 있습니다.

1. Bluetooth

Bluetooth는 가장 널리 사용되는 WPAN 기술 중 하나입니다. 저전력, 저비용, 단거리 무선 통신을 목표로 하며, 2.4GHz ISM 대역을 사용합니다. Bluetooth는 주로 스마트폰, 스마트워치, 무선 이어폰 등의 개인 장치 간 통신에 사용됩니다.

• Bluetooth Classic: 초기 버전의 Bluetooth로, 오디오 스트리밍, 파일 전송 등에 사용됩니다.
• Bluetooth Low Energy(BLE): IoT 장치에 최적화된 저전력 버전의 Bluetooth입니다. 배터리 수명을 연장하고, 간단한 데이터 전송에 적합합니다.

Bluetooth는 WPAN 기술 중 가장 널리 사용되는 기술 중 하나로, 버전에 따라 다양한 기능과 개선사항을 제공합니다. 주요 버전별 특징은 다음과 같습니다.

Bluetooth 4.2

• IPv6 및 6LoWPAN 지원: IoT 장치가 인터넷 프로토콜을 사용하여 직접 연결될 수 있도록 IPv6와 6LoWPAN을 지원합니다. 이를 통해 Bluetooth 장치가 인터넷과 더욱 밀접하게 통합될 수 있습니다.

Bluetooth 5.0

• 대역폭 4배 증가: Bluetooth 5.0은 이전 버전에 비해 대역폭이 4배 증가하여, 더 빠른 데이터 전송이 가능합니다. 이는 대용량 데이터를 전송해야 하는 응용 분야에 유용합니다.
• 통신 거리 4배 확장: Bluetooth 5.0은 통신 거리를 이전 버전의 4배로 확장하였습니다. 이를 통해 더 넓은 범위에서 Bluetooth 장치 간 통신이 가능해졌습니다.

Bluetooth Classic

• 연결 지향적: Bluetooth Classic은 연결 지향적인 통신 방식을 사용합니다. 장치 간 연결이 수립되면, 데이터 전송이 없더라도 연결이 유지됩니다.

Bluetooth Low Energy (BLE)

• 저전력 통신: BLE는 저전력 통신을 목표로 설계되었습니다. 배터리로 동작하는 IoT 장치에 적합하며, 장기간 동작이 가능합니다.
• 스마트 모드: BLE는 다음과 같은 세 가지 역할을 정의합니다.
  1. Advertiser(광고자): 패킷을 전송하는 장치로, 자신의 존재를 주기적으로 브로드캐스트합니다.
  2. Scanner(스캐너): 연결 없이 광고 패킷을 수신하는 장치입니다.
  3. Initiator(초기자): 광고 패킷을 수신한 후, 연결을 시도하는 장치입니다.

BLE 비컨(Beacon)

• 비컨은 BLE의 광고 기능을 활용한 장치로, 주변 장치에 위치 정보를 전송하고 근거리에서 신호를 송수신합니다.
• 소형화 및 저전력: 비컨은 작은 크기와 저전력으로 설계되어, 배터리로 장기간 동작할 수 있습니다.
• 위치 기반 서비스: 비컨은 소매점, 박물관, 공항 등에서 위치 기반 서비스를 제공하는 데 활용됩니다. 사용자의 스마트폰이 비컨 신호를 감지하면, 해당 위치에 맞는 정보나 서비스를 제공받을 수 있습니다.

Bluetooth의 발전은 IoT 장치의 연결성과 활용성을 크게 향상시켰습니다. 특히 BLE와 비컨의 등장으로 저전력, 소형화된 IoT 장치가 다양한 분야에서 활용될 수 있게 되었습니다. 이를 통해 웨어러블 기기, 스마트 홈, 리테일, 헬스케어 등 많은 산업 분야에서 혁신적인 서비스와 응용 사례가 나타나고 있습니다.

2. Zigbee

Zigbee는 저전력, 저비용, 고효율의 무선 통신 프로토콜로, IEEE 802.15.4 표준을 기반으로 합니다. 주로 스마트 홈, 산업 자동화, 환경 모니터링 등의 분야에서 사용됩니다.

• 메시 네트워크 토폴로지: Zigbee는 메시 네트워크 토폴로지를 지원하므로, 장치 간 멀티홉 통신이 가능하며 네트워크 확장성이 우수합니다.
• 저전력 operation: Zigbee 장치는 대부분의 시간 동안 슬립 모드로 동작하므로 배터리 수명이 길고, 에너지 효율성이 높습니다.

ZigBee는 상업 및 주거용 IoT 네트워킹을 대상으로 하는 프로토콜입니다. TCP/IP와 유사한 네트워크 서비스 계층을 제공하며, 가벼운 프로토콜 스택을 사용하여 소프트웨어 지원을 최소화하고 저전력 동작을 가능하게 합니다. ZigBee는 IEEE 802.15.4의 물리 계층과 MAC 계층을 사용하여 센서 네트워크와 같은 IoT 환경에서 제어 및 모니터링 기능을 제공합니다. 낮은 주파수 대역을 사용하므로 벽이나 장애물 투과 능력이 우수합니다.

3. 6LoWPAN (IPv6 over Low-Power Wireless Personal Area Networks)

6LoWPAN은 저전력 WPAN에서 IPv6를 사용할 수 있도록 설계된 프로토콜입니다. 기존의 IPv6를 WPAN의 특성에 맞게 최적화하여, IoT 장치가 인터넷에 직접 연결될 수 있도록 합니다.

• IPv6 지원: 6LoWPAN은 IoT 장치에 IP 연결성을 제공하므로, 인터넷과의 원활한 통합이 가능합니다.
• 헤더 압축: IPv6 헤더를 압축하여 오버헤드를 줄이고, 작은 패킷 크기에 적합하도록 최적화합니다.
• 주소 자동 설정: 6LoWPAN 장치는 IP 주소를 자동으로 설정할 수 있어, 네트워크 관리가 용이합니다.

이러한 WPAN 기술들은 IoT 장치의 특성에 맞게 설계되었으며, 저전력, 단거리 통신에 최적화되어 있습니다. 각 기술은 서로 다른 강점과 적용 분야를 가지고 있어, IoT 서비스의 요구사항에 따라 적절한 기술을 선택할 수 있습니다. 예를 들어, 웨어러블 장치나 스마트 가전은 주로 Bluetooth를 사용하고, 스마트 홈이나 산업 자동화에서는 Zigbee가 널리 사용됩니다. 또한, 6LoWPAN은 IoT 장치를 인터넷에 직접 연결하고자 할 때 유용한 선택지가 될 수 있습니다.

6LoWPAN은 IEEE 802.15.4 네트워크에서 IPv6를 사용할 수 있도록 설계된 프로토콜입니다. 이더넷 MAC의 최대 프레임 크기(1518 바이트)와 IEEE 802.15.4의 최대 프레임 크기(127 바이트)의 차이로 인해, 6LoWPAN은 헤더 압축과 주소 포맷 변환을 수행합니다.

6LoWPAN은 다음과 같은 새로운 헤더를 도입합니다:

1. Mesh Addressing: 멀티홉 네트워크에서 패킷 전달을 위한 주소 정보를 제공합니다.
2. Hop-by-Hop: 각 홉에서 처리해야 할 옵션 정보를 포함합니다.
3. Destination Processing: 목적지에서 처리해야 할 옵션 정보를 포함합니다.

LoRaWAN은 저전력, 장거리 통신을 지원하는 IoT 네트워크 프로토콜입니다. 802.11ah 표준을 기반으로 하며, 900MHz 대역을 사용하여 더 긴 통신 거리를 제공합니다. MAC 계층에서 헤더를 최소화하여 효율성을 높이고, 저전력 동작을 지원합니다. LoRaWAN은 스타 토폴로지를 사용하며, 최대 2회의 호핑을 허용합니다. 중앙 서버를 통해 네트워크를 관리하고, 게이트웨이로 브로드캐스트된 메시지 중 최적의 게이트웨이가 응답하는 방식으로 동작합니다.

IEEE 802.15.4

IEEE 802.15.4는 저전력, 저비용 WPAN을 지원하기 위한 표준입니다. 주로 저속 데이터 전송을 요구하는 개인 영역 네트워크에 사용되며, 물리 계층과 MAC 계층을 정의합니다. ZigBee와 같은 IoT 프로토콜의 기반 기술로 활용됩니다.

이러한 헤더를 통해 6LoWPAN은 IEEE 802.15.4 네트워크에서 IPv6 패킷을 효율적으로 전송할 수 있습니다.

이상으로 IEEE 802.15.4, ZigBee, LoRaWAN, 6LoWPAN 등 IoT에 특화된 데이터 링크 계층 및 네트워크 계층 프로토콜에 대해 살펴보았습니다. 각 프로토콜은 IoT 환경의 제약 사항을 고려하여 설계되었으며, 저전력, 저속, 장거리 통신 등 다양한 요구사항을 만족시키기 위한 기술을 제공합니다. IoT 서비스 개발 시 이러한 프로토콜의 특징을 이해하고 적절히 활용하는 것이 중요합니다.

# Session Layer protocols

MQTT (Message Queue Telemetry Transport)

MQTT는 경량의 메시징 프로토콜로, 제한된 환경에서 안정적인 통신을 제공하기 위해 설계되었습니다. 특히 대역폭이 낮거나 지연 시간이 큰 신뢰할 수 없는 네트워크 연결을 가진 환경에서 효과적으로 사용됩니다. MQTT는 발행/구독(Publish/Subscribe) 모델을 기반으로 하며, 주제(Topic)라는 개념을 사용하여 메시지를 분류하고 전달합니다.

MQTT의 주요 특징

1. 발행/구독 모델
   • MQTT는 발행자(Publisher)와 구독자(Subscriber) 간의 메시지 전달을 중개하는 브로커(Broker)를 사용합니다.
   • 발행자는 특정 주제에 메시지를 발행하고, 구독자는 관심 있는 주제를 구독합니다.
   • 브로커는 발행된 메시지를 해당 주제를 구독한 모든 구독자에게 전달합니다.
2. 주제(Topic) 기반 메시징
   • 주제는 메시지를 분류하고 식별하는 데 사용되는 문자열입니다.
   • 주제는 계층적 구조를 가질 수 있으며, 슬래시(/)를 사용하여 구분합니다. 예: "sensor/temperature/room1"
   • 구독자는 특정 주제나 와일드카드(+, #)를 사용하여 여러 주제를 한 번에 구독할 수 있습니다.
3. 3가지 서비스 품질(QoS) 수준
   • QoS 0: 최대 한 번 전달(At most once delivery)
     • 메시지는 한 번만 전송되며, 전달 보장이 없습니다. 메시지 손실이 허용되는 환경에 적합합니다.
   • QoS 1: 최소 한 번 전달(At least once delivery)
     • 메시지는 한 번 이상 전송될 수 있으며, 중복 수신이 가능합니다. 메시지 손실은 허용되지 않지만, 중복은 허용되는 환경에 적합합니다.
   • QoS 2: 정확히 한 번 전달(Exactly once delivery)
     • 메시지는 정확히 한 번만 전달되며, 중복과 손실이 모두 허용되지 않습니다. 신뢰성이 중요한 환경에 적합합니다.
4. 경량 프로토콜
   • MQTT는 헤더 크기가 작고, 프로토콜 오버헤드가 적습니다.
   • 이는 제한된 자원을 가진 장치에서도 효율적으로 동작할 수 있음을 의미합니다.

MQTT와 HTTP 비교

1. 데이터 중심적(MQTT) vs. 문서 중심적(HTTP)
2. 발행/구독 모델(MQTT) vs. 요청/응답 모델(HTTP)
3. 단순한 복잡도(MQTT) vs. 상대적으로 복잡한 프로토콜(HTTP)
4. 작은 메시지 크기(MQTT) vs. 상대적으로 큰 메시지 크기(HTTP)
5. 다양한 서비스 품질 수준(MQTT) vs. 단일 서비스 품질 수준(HTTP)
6. 작은 라이브러리 크기(MQTT) vs. 상대적으로 큰 라이브러리 크기(HTTP)
7. 1대 다(1 to N) 통신 지원(MQTT) vs. 주로 1대 1 통신(HTTP)

MQTT는 경량화된 프로토콜로, IoT 환경에서 효율적인 통신을 제공하는 데 중점을 둡니다. 발행/구독 모델과 주제 기반 메시징을 통해 유연하고 확장 가능한 시스템을 구축할 수 있습니다. 또한, 다양한 서비스 품질 수준을 지원하므로 애플리케이션의 요구사항에 맞게 신뢰성과 성능을 조정할 수 있습니다.

MQTT는 IoT 분야에서 널리 사용되며, 센서 데이터 수집, 원격 모니터링 및 제어, 디바이스 간 통신 등 다양한 시나리오에 적용됩니다. 대표적인 MQTT 브로커로는 Eclipse Mosquitto, HiveMQ, AWS IoT Core 등이 있습니다.

CoAP (Constrained Application Protocol)

CoAP은 자원이 제한된 환경에서 동작하는 웹 전송 프로토콜로, IoT 및 M2M(Machine to Machine) 통신에 특화되어 있습니다. CoAP는 RESTful 아키텍처 스타일을 기반으로 설계되었으며, UDP 프로토콜 위에서 동작합니다.

CoAP의 주요 특징

1. RESTful 인터페이스
   • CoAP는 HTTP와 유사한 RESTful 인터페이스를 제공합니다.
   • GET, POST, PUT, DELETE 등의 메서드를 사용하여 리소스를 조작할 수 있습니다.
   • 리소스는 URI(Uniform Resource Identifier)를 통해 식별됩니다.
2. UDP 기반 통신
   • CoAP는 UDP 프로토콜을 사용하여 메시지를 전송합니다.
   • UDP는 비연결형 프로토콜로, 오버헤드가 적고 빠른 전송이 가능합니다.
   • 하지만 신뢰성이 낮으므로, CoAP에서는 메시지 재전송 메커니즘을 제공합니다.
3. 경량화된 메시지 포맷
   • CoAP는 메시지 포맷을 간소화하여 패킷 크기를 최소화합니다.
   • 헤더 크기가 작고, 바이너리 형식으로 메시지를 인코딩합니다.
   • 이를 통해 제한된 대역폭과 자원을 효율적으로 사용할 수 있습니다.
4. 확장 헤더 지원
   • CoAP는 확장 헤더를 통해 추가적인 기능과 보안을 구현할 수 있습니다.
   • 예를 들어, 인증, 암호화, 캐싱 등의 기능을 확장 헤더로 구현할 수 있습니다.

MQTT와 CoAP 비교

1. 통신 모델
   • MQTT: 발행/구독(Publish/Subscribe) 모델
   • CoAP: 요청/응답(Request/Response) 모델 (RESTful 인터페이스)
2. 전송 프로토콜
   • MQTT: TCP 기반
   • CoAP: UDP 기반
3. 메시지 신뢰성
   • MQTT: 높은 신뢰성 (QoS 레벨 지원)
   • CoAP: 상대적으로 낮은 신뢰성 (메시지 재전송 메커니즘 제공)
4. 메시지 포맷
   • MQTT: 바이너리 형식
   • CoAP: 바이너리 형식 (경량화된 메시지 포맷)
5. 적합한 시나리오
   • MQTT: 대규모 디바이스 간 안정적인 데이터 전송이 필요한 경우
   • CoAP: 자원 제한적인 환경에서 웹 기반의 디바이스 통신이 필요한 경우

MQTT는 안정적이고 신뢰할 수 있는 메시징에 중점을 두는 반면, CoAP는 자원 제한적인 환경에서 RESTful 인터페이스를 제공하는 데 중점을 둡니다. 따라서 애플리케이션의 요구사항에 따라 적절한 프로토콜을 선택해야 합니다.

CoAP는 스마트 홈, 산업 자동화, 에너지 관리 등 다양한 IoT 분야에서 사용되며, 대표적인 구현체로는 libcoap, Californium, Node-CoAP 등이 있습니다.

 

네, 알겠습니다. 그러면 지금까지 대화했던 내용을 바탕으로 포괄적인 문제와 답변을 만들어 보겠습니다.

7. (하나당 3점) (15점) IoT를 위한 다양한 프로토콜과 기술에 대한 질문입니다.
   (1) IEEE 802.15.4의 주요 특징 2가지와 이를 기반으로 하는 IoT 프로토콜 1가지를 설명하세요.
       - 저전력, 저비용 WPAN 지원을 목표로 함
       - 물리 계층과 MAC 계층을 정의
       - ZigBee는 IEEE 802.15.4를 기반으로 하는 대표적인 IoT 프로토콜

   (2) MQTT의 발행/구독(Publish/Subscribe) 모델과 주제(Topic) 기반 메시징의 개념을 설명하세요.
       - 발행자(Publisher)는 특정 주제에 메시지를 발행하고, 구독자(Subscriber)는 관심 있는 주제를 구독함
       - 브로커(Broker)는 발행된 메시지를 해당 주제를 구독한 모든 구독자에게 전달
       - 주제는 메시지를 분류하고 식별하는 데 사용되는 문자열로, 계층적 구조를 가질 수 있음

   (3) Bluetooth 5.0의 주요 개선 사항 2가지를 설명하세요.
       - 대역폭이 4배 증가하여 더 빠른 데이터 전송 가능
       - 통신 거리가 이전 버전의 4배로 확장되어 더 넓은 범위에서 통신 가능

   (4) 6LoWPAN 프로토콜의 헤더 압축과 주소 포맷 변환의 필요성을 설명하세요.
       - 이더넷 MAC의 최대 프레임 크기(1518 바이트)와 IEEE 802.15.4의 최대 프레임 크기(127 바이트)의 차이로 인해 헤더 압축과 주소 포맷 변환이 필요
       - 6LoWPAN은 IPv6 패킷을 IEEE 802.15.4 네트워크에서 효율적으로 전송하기 위해 이러한 기능을 수행

   (5) MQTT와 CoAP의 차이점을 통신 모델과 전송 프로토콜 관점에서 설명하세요.
       - MQTT는 발행/구독(Publish/Subscribe) 모델을 사용하고, CoAP는 요청/응답(Request/Response) 모델을 사용
       - MQTT는 TCP 기반으로 동작하여 높은 신뢰성을 제공하고, CoAP는 UDP 기반으로 동작하여 빠른 전송이 가능하지만 상대적으로 신뢰성이 낮음

1. (3점) BLE(Bluetooth Low Energy)의 3가지 역할(Advertiser, Scanner, Initiator)에 대해 설명하세요.
   - Advertiser(광고자): 패킷을 전송하는 장치로, 자신의 존재를 주기적으로 브로드캐스트
   - Scanner(스캐너): 연결 없이 광고 패킷을 수신하는 장치
   - Initiator(초기자): 광고 패킷을 수신한 후, 연결을 시도하는 장치

2. (3점) ZigBee의 메시 네트워크 토폴로지와 저전력 동작의 특징을 설명하세요.
   - 메시 네트워크 토폴로지: 장치 간 멀티홉 통신이 가능하며 네트워크 확장성이 우수함
   - 저전력 동작: 대부분의 시간 동안 슬립 모드로 동작하므로 배터리 수명이 길고, 에너지 효율성이 높음

3. (3점) LoRaWAN의 주요 특징 2가지를 설명하세요.
   - 저전력, 장거리 통신 지원
   - 스타 토폴로지를 사용하며, 최대 2회의 호핑을 허용

4. (3점) MQTT의 3가지 서비스 품질(QoS) 수준에 대해 설명하세요.
   - QoS 0: 최대 한 번 전달(At most once delivery), 메시지 손실이 허용되는 환경에 적합
   - QoS 1: 최소 한 번 전달(At least once delivery), 메시지 손실은 허용되지 않지만, 중복은 허용되는 환경에 적합
   - QoS 2: 정확히 한 번 전달(Exactly once delivery), 메시지 중복과 손실이 모두 허용되지 않는 환경에 적합

5. (3점) IEEE 802.15.4와 BLE의 공통점 2가지를 설명하세요.
   - 저전력 통신을 지원
   - 2.4GHz ISM 대역을 사용

6. (3점) MQTT와 HTTP의 차이점 2가지를 설명하세요.
   - MQTT는 발행/구독 모델을 사용하고, HTTP는 요청/응답 모델을 사용
   - MQTT는 작은 메시지 크기와 경량 프로토콜인 반면, HTTP는 상대적으로 큰 메시지 크기와 복잡한 프로토콜임

7. (3점) 6LoWPAN에서 도입한 3가지 새로운 헤더에 대해 설명하세요.
   - Mesh Addressing: 멀티홉 네트워크에서 패킷 전달을 위한 주소 정보 제공
   - Hop-by-Hop: 각 홉에서 처리해야 할 옵션 정보 포함
   - Destination Processing: 목적지에서 처리해야 할 옵션 정보 포함

8. (3점) CoAP의 RESTful 인터페이스와 관련된 메서드 4가지를 나열하세요.
   - GET, POST, PUT, DELETE

9. (3점) Bluetooth 4.2에서 도입된 주요 기능 2가지를 설명하세요.
   - IPv6 및 6LoWPAN 지원: Bluetooth 장치가 인터넷 프로토콜을 사용하여 직접 연결될 수 있도록 지원
   - 보안 기능 강화: LE Secure Connection을 통해 향상된 보안 기능 제공

10. (3점) MQTT와 CoAP의 적합한 시나리오를 각각 설명하세요.
    - MQTT: 대규모 디바이스 간 안정적인 데이터 전송이 필요한 경우
    - CoAP: 자원 제한적인 환경에서 웹 기반의 디바이스 통신이 필요한 경우

11. (3점) ZigBee와 6LoWPAN의 공통점 2가지를 설명하세요.
    - IEEE 802.15.4 표준을 기반으로 함
    - 저전력, 저비용 통신을 목표로 함

12. (3점) BLE 비콘의 주요 기능과 활용 사례 1가지를 설명하세요.
    - 주요 기능: 주변 장치에 위치 정보를 전송하고 근거리에서 신호를 송수신
    - 활용 사례: 소매점에서 위치 기반 서비스 제공 (고객의 위치에 따른 맞춤형 정보 제공)

13. (3점) MQTT의 브로커(Broker)의 역할을 설명하세요.
    - 발행자(Publisher)와 구독자(Subscriber) 간의 메시지 전달을 중개
    - 발행된 메시지를 해당 주제를 구독한 모든 구독자에게 전달

14. (3점) CoAP의 메시지 포맷의 특징 2가지를 설명하세요.
    - 헤더 크기가 작음
    - 바이너리 형식으로 메시지를 인코딩하여 패킷 크기를 최소화

15. (3점) IEEE 802.15.4의 최대 프레임 크기와 IPv6의 최소 MTU 크기를 각각 쓰세요.
    - IEEE 802.15.4 최대 프레임 크기: 127 바이트
    - IPv6 최소 MTU 크기: 1280 바이트

16. (3점) MQTT와 CoAP에서 각각 메시지 전송 시 사용하는 전송 프로토콜을 쓰세요.
    - MQTT: TCP
    - CoAP: UDP

17. (3점) ZigBee에서 사용하는 주파수 대역과 그 특징을 설명하세요.
    - 2.4GHz 대역을 사용
    - 글로벌 사용 가능하며, 데이터 전송 속도가 높음
    - 벽이나 장애물 투과 능력이 상대적으로 떨어짐

18. (3점) LoRaWAN에서 게이트웨이의 역할을 설명하세요.
    - 엔드 디바이스로부터 수신한 데이터를 네트워크 서버로 전달
    - 네트워크 서버로부터 받은 데이터를 엔드 디바이스로 전달

19. (3점) BLE에서 사용하는 주파수 대역과 채널 수를 쓰세요.
    - 주파수 대역: 2.4GHz ISM 대역
    - 채널 수: 40개의 채널 (데이터 전송용 37개, 광고용 3개)

20. (3점) 6LoWPAN에서 IPv6 패킷을 IEEE 802.15.4 프레임으로 분할하고 재조립하는 기능을 무엇이라고 하는가?
    - 단편화(Fragmentation)와 재조립(Reassembly)