LPWA

1. 개요

 - 저전력 장거리 통신기술

 - 데이터 속도는 느린 반면 운영자의 개입없이 배터리로 장시간 작동할 수 있는 IoT 애플리케이션을 위해 고안된 무선통신 기술

 - 기존의 근거리 IoT 기술인 WiFi, 블루투스, ZigBee 등을 보완해서 속도는 낮추고 전송거리 확대할 수 있는 기술

2. 기술 요구 조건

 가. 저전력 소모 설계

    - 스마트폰의 경우 충전을 자유롭게 할 수 있으나 사물인터넷 접속 기기의 경우에는 충전의 제약이 따름

    - 사물인터넷 접속 기기의 경우 긴 배터리 수명 또는 저전력 소모 기술이 필수적으로 요구

    - 배터리 수명 10년 정도

  나. 저가단말기 공급

    - 저전력 장거리 통신기기의 경우 ARPU(Average Revenue Per User)가 매우 낮기때문에 기기당 5달러 이하의 가격으로 공급할 필요 있음

  다. 낮은 구축비용

    - 초기 구축비용 및 운영 비용을 최소화해야 함

    - 단순한 네트워크 구축이 필수적, 시스템 업그레이드 용이해야 함

  라. 안정적 커버리지 제공

  마. 대규모의 단말기 접속 구현

    - 많은 수의 접속기기가 동시에 접속하고 데이터 공유할 것으로 보임

 

<LPWA 망도>

 

 

3. LPWA 기술의 종류

 가. 셀룰러기반 광역 IoT 기술

    - 'LTE-M’은 글로벌 표준인 3GPP 기반 기술

    - Release 8에서 Cat. 1 표준화, Release 12에서 Power Saving Mode (PSM) 기능이 추가

    - 전국망이 구축되어 있는 LTE 망을 이용하므로 전국 서비스가 가능하고, 면허대역 주파수를 사용하므로 주파수 간섭으로 인한 통신품질의 저하가 없으며, 로밍을 통해 글로벌 확장이 가능하다.

    - 3GPP는 더 효율적인 소물인터넷 통신을 위해 Release 12에서 Cat. 0를 표준화하였고, Release 13에서는 Cat. M을 표준화하고 있으며 동시에 clean-slate solution으로 NB-IoT를 표준화

 

 

<NB-IoT 기술>

 - IoT 기기의 저용량 데이터용(200kHz 대역폭)으로 위치추적, 검침용 등에 활용

 - 운영 모드는 LTE 대역내의 가드밴드(Guard Band), LTE 대역내(In-Band), 별도대역(Stand Alone) 활용으로 구분 가능

 - LTE-M의 경우 LTE 대역 내에서 여러개의 리소스 블록을 사용해 NB-IoT 보다 넓은 대역폭으로 영상위주의 IoT 서비스에 활용

 

 

 나. 비면허대역 광역 IoT 기술

    - 3GPP 표준에 기반한 LTE-M이나 NB-IoT가 통신사의 면허대역을 이용하는 것과 달리, 비면허 대역을 이용하는 광역 IoT 기술로 SIGFOX, LoRa가 있음

   - LTE-M이나 NB-IoT는 원래 고속 광대역 무선망을 목표로 하는 LTE 망에서 Things/small Things를 지원하기 위해 협대역, 저속화해가고 있고, SIGFOX나 LoRa는 처음부터 저전력으로 소량 정보 전송을 목표로 한 기술이다

<출처 http://www.netmanias.com/ko/post/blog/8691/iot-kt-lte-lte-m-nb-iot/kt-s-the-world-first-nationwide-lte-m-network-and-iot-strategy>

 

  1) Sigfox

 

 2) LoRa

 

 

4. IoT 주요 주파수 활용 현황

 - 저속 중장거리 IoT 서비스는 자전거, 계량기 등 사물에 LPWA 단말기를 부착, 900MHz(비면허 대역) 및 NB-IoT(LTE 면허대역)을 이용

 - NB-IoT(Narrow Band IoT): LTE 주파수의 대역 내, 보호대역 및 LTE 대역외의 별도대역을 이용하여 IoT를 서비스하는 기술

 - 고속 근거리용 IoT 서비스는 생활가전을 WiFi, ZigBee 등으로 연결(2.4GHz/5GHz 비면허 대역)하고 이동통신망을 통해 외부 사용자와 통신

 

4. 맺음말

 - 사물인터넷 서비스는 차세대 이동통신 서비스의 생태계 구축을 위한 중요 역할을 수행할 것으로 기대

 - 특히 주요 사업자 및 전문가는 사물인터넷 서비스를 이동통신 산업의 지속 가능 성장을 견인하는 핵심적인 역할을 수행할 것으로 예측

 - 사물인터넷 서비스의 원활한 제공을 위해서는 콘텐츠의 지속적인 개발뿐만아니라 사물인터넷 접속기술도 중요한 이슈로 거론

 - 특히 접속기술의 핵심요구 사항으로는 저전력 소모 설계, 접속기기의 긴 배터리 수명, 낮은 단가의 장비 및 단말기 보급, 구축비용의 최소화, 안정적인 커버리지 확보, 대규모의 접속 환경 구현등이 제안되고 있음

 

 

 

LPWA기반 광역 IoT기술 및 표준화.pdf