스마트홈 IoT 통신기술에서 저전력 장거리 통신기술
작성자 : nhk2050 분류 : 연구개발 | IT 작성일 : 2018.02.23 10:37:01 조회 : 1773 키워드 : 4차산업혁명,스마트홈,IOT통신,저전력장거리통신
(질문배경)
홈 오토메이션 서비스는 2010 년대부터 신규 기술 패러다임인 IoT 개념과 접목되면서 기존 서비스보다 ‘스마트’함을 강조한 스마트홈(Smart Home)이라는 용어가 쓰이기 시작했고 기업들의 신규 비즈니스 수익원으로 각광받았다. 그러나 스마트홈 역시, 표준 및 비즈니스 모델 부재 문제로 서비스 확산 속도가 더디었다. 다양한 전자제품들에 IoT 기술이 융합되면서 스마트홈은 향후 그 확산에 가속도가 붙을 것으로 기대된다.
(스마트홈 IoT통신기술의 개념)
(스마트홈 IoT 저전력 장거리 통신기술)
(LTE-M 통신) KT 가 전국망 서비스 상용화를 개시한 ‘LTE-M(machine type communication)’은 글로벌 표준인 3GPP 기반 기술로써, 비표준 기술인 LoRa, SigFox 와 차별된다. LTE-M 은 Release 8 에 정의된 Cat. 1 단말을 이용하고 Release 12 에서 정의된 Power Saving Mode(PSM) 기능을 추가하였다. 전국망이 구축되어 있는 LTE 망을 이용하므로 전국 서비스가 가능하고, 면허대역 주파수를 사용하므로 주파수 간섭으로 인한 통신품질의 저하가 없으며, 로밍을 통해 글로벌 확장이 가능한 장점이 있다. 3GPP 는 더 효율적인 소물인터넷 통신을 위해 Release 12 에서 Cat. 0 를 표준화하였고, Release 13 에서는 Cat. M을 표준화하고 있으며 동시에 clean-slate solution 으로 NB-IoT 를 표준화하고 있다.
(스마트홈 IoT통신기술의 LTE표준비교)
(LTE-NB(NB-IoT) 통신) LTE-Narrow-band 나 Narrow-Band IoT 를 의미한다. LTE-M 보다 더 좁은 LTE 대역을 사용하여 저가, 장기 배터리 사용, 대규모 디바이스 연결을 목표로 하는데, LTE 상용 주파수 밴드를 그대로 사용하거나 혹은 가드밴드처럼 사용되지 않는 대역에서도 서비스가 가능하다.
(LoRaWANTM 통신) 프랑스 기업인 Cycleo 에서 개발한 저전력 저속 장거리 통신 비표준 기술(Low Power Wide Area Network: LPWAN)로써 Lora-Alliance 를 통해 협의체를 구성하고 있으며, 국내에서는 SKT 가 최초로 LoRa 망을 포설하였다. LoRa 를 이용하기 위해선 신규 네트워크 구축(LoRa 기지국)이 필요한데, 비 면허 대역인 ISM 대역을 이용하므로 주파수 라이센싱이 불필요하며, 기존 LTE 망에 비해 수~수십 배의 커버리지가 가능하여 기지국 건설 비용을 수십 분의 1 로 축소할 수 있는 장점이 있다. LoRa 는 spread spectrum 기반의 모듈레이션을 사용하여 Noise Floor 이하로 디모듈레이션이 가능한데(FSK 보다 30dB 향상), IEEE802.15.4g 기반의 LoRa Alliance 개방형 표준을 지향하는 개방성을 특징으로 그 세력을 넓혀 가고 있다.
(LoRaWANTM 통신파형특징)
(SigFox 통신기술)
프랑스 회사인 SigFox 가 개발한 통신기술로써, UNB(Ultra Narrow Band) 통신기술을 사용한다. 통신속도는 0.01~1kbps 에 다다르며 전파 도달거리는 약 10~50km(시골지역)인데, 주로 단방향 통신에 적합한 통신규격으로써, 다양한 사물에 칩셋 기반의 통신 모뎀을 연결, 가까운 거리에서 서로 꼭 필요한 데이터들만 주고 받을 수 있도록 하여 별도의 망 구축 비용과 전력 소모를 최소화하는 점에서는 LoRa 와 유사하나 SigFox 개발사 자체규격을 지향한다는 점에서 LoRa 와 차별된다.
Tip
4차산업혁명의 핵심산업인 스마트홈은 IoT기술의 부상과 더불어 시대의 신기술로 자리잡고 있다. 관련된 저전력 장거리 통신기술에 대해 알아 두자.
<참고자료>☞ 본문 답변과 관련된 사이트, 문헌자료
mangastorytelling.tistory.com/attachment/cfile29.uf@24114C49596591BE14BB84.pdf
<전문용어>
스마트홈, IoT 통신기술, 저전력 장거리 통신기술