曺棋煥
85년 전남대학교 계산통계학과 졸업
87년 서울대학교 전산학 석사
96년 영국 뉴캐슬대학교 전산학 박사
87년∼현재 한국전자통신연구원 컴퓨터연구단 선임연구원
화재가 발생한 긴급한 상황에서 요구되는 정보통신기술은 무엇일까. 먼저 소방장비와 소방대원들이 가장 빨리 화재현장에 도착하도록 유도해주는 항법시스템이 필요하다. 또 효과적인 소화작업을 위한 화재가 난 건물의 설계도와 화재현장 주변의 지역 소화전에 대한 정보, 주변의 폭발 가능성이 있는 대상물 정보도 있어야 한다. 소방대원들간 위치 파악과 상호연락이 가능한 음성 또는 데이터 통신도 요구된다. 경우에 따라서는 경찰서와 같은 유관기관들이 보유하고 있는 유효한 정보들에 대한 즉시 참조가 절대적이기도 한다. 그러나 긴급하고 다양한 상황이 연출되는 현장과 관련된 정보들을 모두 휴대하는 것은 불가능하다. 바로 이같은 상황에서 필요한 것이 이동컴퓨팅(Mobile Computing) 기술이다.
90년대 들어 컴퓨팅 기술은 두가지 커다란 진화적 변화를 만나게 된다. 하나는 성능이 기존 데스크톱 컴퓨터와 유사하면서 크기와 중량이 크게 줄어든 랩톱과 팜톱 등 휴대용 컴퓨터의 출현이다. 또 하나는 이동전화, 무선LAN, 위성서비스 등 이동통신기술의 범용화다. 서로 상이하게 출발한 두 기술의 영역은 급속한 대중화와 더불어 고유 특성에 따른 상호요구가 자연스럽게 서로 결합하는 형태로 나타났다. 그 결과 휴대형 컴퓨터를 이용하는 사용자들의 네트워크 접속형태는 기존 유선 네트워크가 갖는 장소 제한성을 탈피할 수 있게 됐다. 이같은 새로운 컴퓨팅 패러다임을 이동컴퓨팅이라 한다.
이동컴퓨팅의 기술적 배경은 분산컴퓨팅(Distributed Computing)이다. 분산컴퓨팅은 독자적인 컴퓨팅 환경을 유지해오던 컴퓨터들을 상호연결해 각종 자원의 공유를 가능하게 해주고 상호협력하여 특정의 일을 쉽고 효과적으로 처리할 수 있게 해준다. 사실 이동컴퓨팅의 영향은 기존 분산시스템이 컴퓨팅 사회에 미쳤던 효과와 유사하게 나타나고 있다. 즉 중앙집중 처리와 분산처리에 대한 컴퓨팅 관점 변환의 요구가 이제는 고정될 것인가 아니면 이동 가능케 할 것인가 하는 관점으로 바뀌고 있는 것이다. 따라서 이동컴퓨팅은 호스트의 이동성이 추가된 분산컴퓨팅의 발전적인 확장으로 볼 수 있다.
이동컴퓨팅 기술은 사용자로 하여금 언제 어디서나 원하는 정보를 획득하고 활용할 수 있게 함을 목적으로 한다. 또 지역과 빈부 격차에 관계없이 누구에게나 정보활용의 평등한 기회보장을 추구하고 있는 21세기 정보사회의 기본적인 철학의 틀을 제공하고 있다. 이동컴퓨팅 시스템 모델은 기존 고정 네트워크에 이동 에이전트(MobilityAgent)를 매개로 하여 무선 네트워크(Wireless Network)가 증식된 형태의 기반구조를 갖는다. 이동 호스트는 무선매체의 특성을 이용, 네트워크 연결상태를 유지하면서 서로 다른 서브 네트워크에 접속하게 된다. 이동 에이전트는 고정 네트워크와 무선 네트워크의 상이한 특성을 변화시키고 이동 호스트를 관리하는 기반 호스트 역할을 한다. 셀(Cell)은 하나의 이동 에이전트가 무선 서비스하는 논리적 혹은 지역적인 영역을 말한다.
이동컴퓨팅의 특성들은 컴퓨팅의 본질적 요소인 호스트가 이동한다는 사실에서 비롯되고 있다. 이동 호스트와 통신하기 위해서는 먼저 네트워크상에서 목적 호스트의 현재 위치를 설정(Location)해야 한다. 비연결형 전송방식에서 위치 설정방법은 호스트의 주소방식과 밀접하며 라이팅 결과에도 크게 영향을 미치게 된다. 무선매체는 기본적으로 방송(Broadcast)전송을 한다. 이동 호스트의 송신은 수신보다 많은 전원과 장치들이 요구된다. 따라서 셀 내부에서의 통신은 비대칭적인 형태를 갖는다. 무선매체는 상대적으로 높은 에러율과 낮은 전송률을 갖는 것이 특징이다.
휴대형 컴퓨터는 독립된 전원을 전제로 한다. 따라서 호스트를 이용하지 않을 때는 네트워크로부터 접속 분리하는 것이 합리적이다. 접속 분리상태는 분산시스템에서 고장에 의한 분리와 구분된다. 사용자는 접속 분리 이전에 적절한 조치를 취할 수 있기 때문이다. 무선전송은 장애물 등으로 의사성(Spurious)접속 분리현상이 빈번히 발생하게 된다.
음성전달 응용분야에서 지난 10여년간 급속하게 발달을 거듭해온 이동통신은 다양한 단말의 지원에 힘입어 개인휴대통신(PCS)이라는 진보된 영역으로 발전하고 있다. PCS가 모토로 삼고 있는 특정 장소나 단말들의 접근에 대한 제한의 파괴(Tetherless)는 이동컴퓨팅이 지향하는 호스트의 이음새 없는(Seamless) 접속보장과 궤를 같이하고 있다. PCS와 이동컴퓨팅은 서로 다른 관점에서 같은 목표를 향해 발전하고 있는 것이다. 실제 PCS는 향후 이동컴퓨팅을 위한 무선 네트워크의 가장 유력한 기반구조로 알려져 있다.
이동컴퓨팅의 통신기반 구조는 무선 네트워크만일 수는 없다. 기존 유선 네트워크는 고유의 안전성과 고속 전송비용이 저렴해서 다량의 정보저장소 혹은 프로세서 역할로서 발전을 거듭하고 있다. 이미 상식화된 「컴퓨터는 네트워크」라는 관점에서 볼 때 무선 네트워크는 거대한 유선 네트워크의 일부로 간주된다. 인터넷은 무선 네트워크의 점진적 증식기반이라 할 수 있다.
인터넷에서 호스트 이동성을 지원하는 문제는 주소, 위치설정, 라우팅 등이다. IETF가 제안한 표준(RFC 2002)에서는 IP주소가 갖는 이중성, 즉 논리적 식별자(ID)와 물리적 위치자(Locator) 등 2개의 IP주소를 이용하여 해결한다. 호스트 자신의 주소를 식별자로 하고 현재 접속중인 이동 에이전트의 주소를 위치자로 사용한다. 호스트는 이동할 때마다 현재의 위치자를 자신의 식별자 주소로 쉽게 인식되는 홈 에이전트에 남겨둔다. 이동 호스트에 전달되는 데이터그램은 식별자 주소를 이용하므로 항상 홈 에이전트에 전달되게 된다. 홈 에이전트는 위치자 주소를 이용해 목적 호스트가 현재 접속중인 에이전트로 전달(Tunnelling)하게 된다.
무선 네트워킹은 유선 네트워크와 유사하게 공중망과 지역망이 결합된 형태의 접근이 필요하다. 사용자의 이동범위나 요구되는 정보의 종류에 따라 적절한 네트워크의 특성이 요구되기 때문이다. 컴퓨팅에 소요되는 통신비용도 중요한 고려 요소다. 무선 LAN은 PCMCIA카드 형태로 발전하면서 개별적인 고속 네트워크 기반으로 이용된다. 셀은 IEEE 802.3(이더넷) 혹은 802.5(토큰링)로 연결된다. 대표적인 무선 LAN으로 알려진 AT&T의 웨이브LAN은 약 2Mbps 데이터 전송률을 갖는다.
LAN서비스 영역 이외의 무선 공중 데이터망으로는 CDPD(Celluar Digital Packet Data)가 있다. CDPD는 IP 프로토콜을 근간으로 하고 있어 기존 인터넷과 쉽게 연결되는 장점이 있다. 데이터 전송은 기존 셀룰러 네트워크인 AMPS를 이용한다. CDPD의 비연결형 디지털 데이터 전송은 쉬는(Idle) 채널을 이용한다는 점에서 음성 서비스와 차이가 있다. 따라서 CDPD 네트워크의 음성 서비스는 채널 이용에 있어 데이터 서비스보다 우선 순위가 높다. CDPD의 초대 전송률은 19.2kbps다.
2000년대에는 이동 호스트가 일상생활에서 보편적으로 활용될 것으로 보인다. 이는 이동컴퓨팅 기반구조가 널리 보급돼야 한다는 것을 전제로 한다. 기반구조의 보급을 촉진시킬 수 있는 응용서비스들은 어떤 것들이 있는가. 우선 전자우편과 뉴스 등 기존 분산 응용들의 위치 제한성을 탈피하려는 움직임이 있을 수 있다. 또 일단의 위치기반 원격정보 서비스, 즉 「현재 위치에서 가장 가까운 병원은 어디에 있는가」와 같은 온라인 엘로 페이지 서비스가 있다.
사용자가 이동성을 지녔다는 점에서 이동컴퓨팅은 가상현실과 반대되는 개념으로 해석된다. 가상현실이 사람들을 컴퓨터가 만든 세상 속으로 유인하는 마력을 지녔다면 이동컴퓨팅은 컴퓨터를 사람들이 살아가는 세상으로 몰아내는 괴력을 지니고 있다. 이동컴퓨팅은 높은 생산성과 낮은 비용으로 효율적인 삶의 현장을 추구하는 영역을 주된 응용대상으로 한다. 또 기존 분산컴퓨팅 응용들이 대부분 클라이언트서버 구조를 이용한 정보분배에 집중된 반면 이동컴퓨팅 응용은 시간 임계성을 내포하면서 기본 통신구조인 동배(PeertoPeer)속성을 포함하는 독특한 특성을 지닌다.
사용수명이 제한된 독립 전원의 효과적인 이용은 이동컴퓨팅이 해결해야 할 가장 실질적인 과제다. 이동 호스트는 입출력 디스플레이 장치에서 가장 많은 전력을 소비한다. CPU의 경우 클록 속도가 감소하면 전력 소비는 두배로 낮아진다. 이를 고려한 이동 컴퓨터용 운용체계에 관한 연구가 진행되고 있다. 이동 호스트는 또 크기는 작지만 상황에 적응적이고 유용한 부속장치를 포함하는 패키징을 요구한다. 펜이나 음성을 인식하는 다양한 입출력장치와 인간공학적인 하드웨어 구조도 중요한 연구대상이 되고 있다.
호스트 이동에 따른 시스템 논리구조의 변화는 가장 중요한 소프트웨어적 특성에 해당된다. 기존 분산 알고리듬에서는 효율성을 고려하여 트리(Tree)와 같은 네트워크 위상의 방향성과 예측성을 이용하고 있다. 그러나 호스트가 이동하거나 접속 분리를 계속하는 환경에서는 네트워크의 논리구조는 변화하게 된다. 통신 프로토콜은 물론 파일시스템이나 데이터베이스 시스템에 이러한 특성을 적응시키기 위한 많은 노력이 집중되고 있다.
무선 네트워크는 상대적으로 강화된 보안체계를 요구한다. 무선 링크는 엿듣기(Eavesdrop)에 약하기 때문에 적절한 암호화기법이 요구된다. 호스트가 다른 호스트로 변장(Masquerade)하는 것을 방지하기 위한 인증도 필수적이다. 응용과정에서는 개인성과 익명성도 보장돼야 한다. 사용자의 위치정보는 응용의 기본정보이면서 곧 자신이 곧 보호대상이기 때문이다.
역사가 짧은 이동컴퓨팅은 아직은 기능적인 요구사항에 근거하기보다는 기술적인 흥미로움을 구성해보는 수준에 머무르고 있다. 통신기반 구조는 건물 내부의 지역적인 이동과 도로에서 광역이동을 구분하여 구축하는 것이 자연스런 접근으로 보인다. 이때 상이한 네트워크의 특성에 유연하게 적응할 수 있는 시스템의 설계가 중요하다. 또 응용대상이 확장될수록 적응성이 높고 편리한 입출력장치가 중요한 기술적 요소가 되고 있는 추세다. 이동중이나 긴급한 상황에서 휴대형 컴퓨터를 차분하게 조작할 겨를이 없을 것이기 때문이다.