셀룰러 연결은 전통적으로 파이의 작은 조각이었습니다. IoT 배포. 무선 연결의 거의 유비쿼터스 소스임에도 불구하고 셀룰러 연결은 극히 일부의 프로젝트를 제외하고는 모두 비실용적이었습니다. IoT용 셀룰러의 광범위한 사용에 대한 가장 큰 장애물 중 하나는 IoT 장치용 하드웨어의 높은 비용과 지속적인 데이터 전송 비용의 비용이었습니다. 이 두 가지 가격표는 스마트폰과 태블릿과 같은 미디어 집약적인 소비자 기기에는 괜찮았지만, 작고 간헐적인 데이터 패킷을 전달하는 다수의 저비용 기기가 있는 대다수의 IoT 프로젝트에는 너무 비쌌습니다.
배터리 전원
IoT에 셀룰러를 더 많이 사용하는 데 있어 또 다른 주요 장애물은 배터리 전력이 얼마나 빨리 소모되는지였습니다. 셀룰러의 "항상 켜진" 무선 아키텍처의 높은 에너지 사용은 전화기에 이상적일 수 있습니다. 그러나 배터리 교체가 필요하지 않거나 가능성이 없는 상황에서 수년간 현장에 머물 것으로 예상되는 IoT 장치에게는 큰 단점이었습니다.
이 두 가지 단점은 IoT의 여러 셀룰러 강점을 가리고 있습니다. 가장 큰 장점은 이미 많은 지역에 존재하는 광범위한 LTE 네트워크 인프라입니다. 주요 통신 회사에서 구축 및 유지 관리하는 대규모 인프라는 위의 두 가지 단점만 극복할 수만 있다면 IoT용으로 이미 구축되고 신뢰성이 높은 백홀 인프라를 나타냅니다. 두 가지 저전력, 저비용 셀룰러 기술 버전—LTE-M 및 NB-IoT— 정확히 이를 달성하여 처음으로 셀룰러 IoT가 대규모의 실용적인 옵션이 되도록 합니다.
LTE-M 및 NB-IoT
이 두 가지 새로운 LTE 셀룰러 버전은 과거 셀룰러가 실용적이지 못했던 두 가지 단점을 모두 해결합니다. 셀룰러 기술의 기본 사양에 대한 상시 작동 아키텍처와 달리 LTE-M 및 NB-IoT는 절전 주기 및 장치가 10단계로 이동할 수 있도록 하는 기타 에너지 절약 기능(eDRX 및 PSM 모드로 알려짐)을 통해 배터리 수명을 보존하도록 설계되었습니다. 배터리 교체 없이 몇 년 이상. LTE-M 및 NB-IoT는 또한 다른 무선 연결 기술과 경쟁할 수 있는 하드웨어 및 데이터 비용 문제를 해결합니다. 셀 네트워크를 간헐적으로만 사용하여 비정기 데이터 배치를 제공하므로 LTE-M 및 NB-IoT로 운영 비용을 최소화합니다. LTE-M 및 NB-IoT는 또한 회사가 공용 LTE 네트워크 인프라를 사용하여 네트워크 인프라를 구축하고 유지 관리해야 하는 비용을 제거합니다.
LTE-M과 NB-IoT는 이러한 단점을 제거하여 기지국을 IoT를 위한 유비쿼터스 인프라로 전환합니다. 전화기에 막대가 있는 곳이면 어디든지 동일한 디지털 인프라를 활용하는 IoT 장치를 배포할 수 있습니다. 이는 스마트 시티 이니셔티브, 식품 및 백신을 위한 저온 공급망, 원격 의료 기기의 원격 의료 모니터링, 산업 장비의 원격 모니터링을 포함한 다양한 사용 사례에서 중요합니다. 셀 연결성.
저전력 셀룰러 버전
저전력 셀룰러는 두 가지 버전으로 제작되었습니다. 이를 통해 엔지니어는 주어진 장치 및 네트워크에 가장 적합한 기능 세트를 선택할 수 있습니다. LTE-M은 엔지니어에게 더 넓은 대역폭으로 설계할 수 있는 기능을 제공하고 NB-IoT보다 더 높은 전송 데이터 속도를 제공하며 최대 10년의 배터리 수명을 달성합니다. 엔지니어는 일반적으로 주어진 프로젝트의 성능에 대해 더 높은 처리량이 최우선이고 커버리지 침투가 더 낮을 때 LTE-M을 사용합니다. NB-IoT는 엔지니어에게 LTE-M보다 더 나은 커버리지 침투와 더 긴 예상 배터리 수명을 제공합니다. 엔지니어는 일반적으로 장치의 사용 사례 및 배포 환경이 처리량 최대화보다 커버리지 침투를 더 높은 우선 순위로 둘 때 NB-IoT를 사용합니다.
엔지니어링 팀이 저전력 셀룰러에 대해 염두에 두어야 할 주요 설계 고려 사항 중 하나는 IoT 프로젝트를 시작할 때 두 버전 사이에서 큰 선택을 하지 않는다는 것입니다. 셀룰러 IoT 두 기술을 모두 장치에 내장하여 팀에서 나중에 장치를 사용하는 방법과 제품이 사용되는 지리적 위치에 따라 둘 중 하나를 사용할 수 있습니다. 제공자는 나중에 장치별로 가장 적합한 것을 활용하여 장치 및 IoT 네트워크의 성능을 최적화할 수 있습니다.
엔지니어링 팀이 셀룰러 기술로 작업할 때 염두에 두어야 할 중요한 사항 중 하나는 인증입니다. 규제 기관(예: FCC/IC 등), 네트워크 승인(예: PTCRB/GCF) 및 통신 사업자 승인을 포함하여 셀룰러 무선 기능이 있는 제품에 대한 추가 인증 장애물 때문에 모든 셀 연결 장치에 대한 인증이 어려울 수 있습니다. (예: AT&T 인증). 그러나 사전 인증된 셀룰러 IoT 소켓 모뎀을 사용하고 경험 많은 무선 설계 회사를 파트너로 두면 이 프로세스를 가속화하고 단순화할 수 있습니다.
절전 모드
셀룰러 IoT 작업을 시작하는 엔지니어에게 가장 중요한 조언 중 하나는 절전 모드 작업입니다. LTE-M 및 NB-IoT를 통해 엔지니어는 절전 설정을 제어하여 성능과 전력 소비의 균형을 맞출 수 있습니다. 알아야 할 주요 기능은 최대 10년의 배터리 수명을 가능하게 하기 위해 함께 작동하는 PSM 및 eDRX입니다. 절전 모드(Power Saving Mode)를 나타내는 PSM을 사용하면 장치에 연결 가능한 상태에서 최대 절전 모드로 전환하도록 프로그래밍할 수 있습니다. 다양한 매개변수를 사용하여 잠자기 주기를 프로그래밍할 수 있습니다. 잠시 또는 XNUMX년 이상 잠을 자는 것입니다. 장치의 전원을 끄는 것과 거의 동일한 수준으로 전력을 절약하지만 장치는 네트워크에 등록된 상태로 유지됩니다. 네트워크 연결을 재설정하는 데 시간과 에너지를 소비할 필요가 없습니다. 활용할 수 있는 다른 절전 주기 기능은 eDRX(Extended Discontinuous Reception)로, 엔지니어가 기본값보다 훨씬 긴 페이징 주기 사이의 사용자 지정 일시 중지를 프로그래밍하여 페이징 주기 사이의 시간 길이를 최적화할 수 있습니다. 엔지니어링 팀이 원하는 만큼 페이징 주기를 몇 초 또는 몇 분 연장하면 전력 소비가 크게 줄어듭니다.
클라우드 연결
셀룰러 IoT에 대해 엔지니어링 팀에 제공하는 또 다른 중요한 조언은 클라우드 연결에 관한 것입니다. 데이터 관리가 운영 비용에 큰 영향을 미칠 수 있기 때문에 클라우드는 셀룰러 IoT에 필수적입니다. NB-IoT 및 LTE-M은 데이터 비용을 최소화하도록 설계되었지만 엔지니어링 팀은 사용된 클라우드 전략을 통해 이러한 비용을 신중하게 제어할 수 있습니다. 장치가 클라우드로 전송하기를 원하는 것, 전송하고 싶지 않은 것, 전송 빈도 등을 신중하게 고려하여 네트워크의 데이터 전송 기간을 최소화할 수 있습니다. 그 비용에 대한 통제.
안테나 선택
저전력 셀룰러 프로젝트에서 마지막으로 중요한 고려 사항은 안테나 선택입니다. 안테나 선택은 특히 셀룰러 프로젝트의 경우 복잡한 프로세스입니다. 주파수 범위가 매우 광범위하고 대역의 세그먼트가 서로 다른 캐리어를 소유하기 때문입니다. LTE-M과 NB-IoT를 Bluetooth와 같은 단거리 기술과 결합하면 이러한 선택 프로세스가 훨씬 더 복잡해집니다. 안테나 선택 및 구현에 대한 전문 지식이 있는 컨설턴트 또는 회사와 협력하면 올바른 안테나를 선택하고 장치의 올바른 위치에 설치하고 구현의 정확한 역할과 물리적 위치에 맞게 성능을 최적화할 수 있습니다.
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출처: https://www.iotforall.com/four-bars-low-power-cellular-for-iot-at-scale
