LTE 표준 선택

디자인을 할 때 셀룰러 IoT 제품을 사용하려면 처음부터 연결을 계획해야 합니다. 바로 LTE 표준을 선택해야 하는 어려운 선택에 직면하게 됩니다. 어떤 4G LTE(또는 5G NR) 표준을 위해 설계해야 합니까? 답은 연결 기술의 경로를 결정하며, 어떤 칩셋과 모듈을 사용하여 함께 일하는 모바일 네트워크 사업자에게 전달합니다. 

스마트 유틸리티 미터에서 웨어러블 소비자 장치, 산업용 자율 차량에 이르기까지 대규모 IoT 배포를 위해 설계하는 경우 LTE 셀룰러 네트워크는 네 가지 선택 사항을 제공합니다. (2030년이 다가오면 4G LTE 네트워크가 5G New Radio[NR]…하지만 다른 기사에서 이러한 전환과 장치 제조업체에 미치는 영향에 대해 논의할 것입니다.) 지금은 일반적인 사용 사례를 포함하여 어떤 LTE 표준이 제품에 가장 큰 가치를 제공하는지에 대한 팁을 계속 읽으십시오. 각각.

Massive IoT를 위한 4가지 LTE 표준   

오늘날의 대규모 IoT 연결 에코시스템은 이러한 LTE 표준을 제공하며, 각 표준은 다양한 시나리오에 적합합니다. 다음은 각각에 대한 몇 가지 표준 응용 프로그램과 함께 오늘날의 선택 사항입니다. 

1. LTE 카테고리 1 

LTE(Long-Term Evolution) 네트워크는 데이터가 셀룰러 네트워크를 통해 이동할 때 데이터의 크기 제한을 지정합니다. 2008년 표준화 기관 3GPP 출판 출시 8, XNUMX가지 범주에 따라 사용자 장비(UE)에 대한 사양을 정의했습니다. 

첫 번째 범주인 LTE Cat 1은 업로드(UL 5Mbps)의 경우 초당 10MB, 다운로드(DL 10Mbps)의 경우 최대 데이터 전송 속도를 1Mbps로 정의합니다. 이로 인해 LTE Cat XNUMX은 일반적으로 휴대폰에서 Netflix를 스트리밍하는 것보다 낮은 데이터 속도를 요구하는 IoT용으로 특별히 설계된 최초의 표준이 되었습니다. 

2008년에 처음 등장한 표준이 구식이라고 생각할 수도 있습니다. 실제로는 그 반대입니다. LTE Cat 1은 성숙한 기술이기 때문에 본질적으로 모든 곳에서 사용할 수 있으며 다양한 사용 사례를 지원하기에 충분한 데이터 처리량을 제공합니다. 항상 그런 것은 아닙니다. 이 목록의 XNUMX번 항목과 XNUMX번 항목인 NB-IoT 및 Cat-M의 범위에서 논의할 것입니다.         

2. LTE Cat 1bis

LTE Cat 1 모듈은 두 개의 안테나를 사용합니다. 공간을 절약하거나 비용을 절감하려는 장치 제조업체의 경우 하나의 안테나가 더 적합할 수 있습니다. 본질적으로 단일 안테나 하드웨어에서 LTE Cat 1 표준(1Mbps UL 및 5Mbps DL) 버전인 LTE Cat 10bis를 입력하십시오.

Cat 1bis 모듈은 이중 안테나 사촌에 비해 커버리지가 약간 손실될 수 있지만 그 차이가 사용자 경험으로 전달되는 경우는 거의 없습니다. 언제 시퀀스—의 생산자 칼리오페 칩셋Cat 1에 최적화된 최초의 LTE 플랫폼인 , 현장 테스트를 통해 단일 안테나가 이중 안테나 Cat 1 모듈에 비해 커버리지의 몇 데시벨만 손실되었으며 플랫폼의 고급 신호 처리 기술이 이 손실을 완화할 수 있음을 발견했습니다. . 

또한 셀룰러 네트워크는 종종 업링크가 제한되어 실제 배포에서 하나의 안테나만 사용하는 수백만 고객이 보고한 바와 같이 고객은 하나 또는 두 개의 안테나 사용 사이에 거의 또는 전혀 차이를 경험하지 못합니다. 이것은 거의 동등한 Cat 1 성능을 제공하면서 비용 개선을 제공하는 Cat 1bis 최적화 플랫폼의 관련성을 보여줍니다. 마지막으로 어떤 Cat 1 네트워크라도 네트워크 변경이나 업그레이드 없이 Cat 1bis 장치를 활성화할 수 있다는 점을 강조하는 것이 중요합니다.

이 모든 것이 LTE Cat 1bis를 음성 또는 비디오 데이터를 포함하여 적당한 데이터 요구 사항을 가진 소형 장치에 탁월한 선택으로 만듭니다.

LTE Cat 1 및 LTE Cat 1bis에 대한 일반적인 IoT 사용 사례

본질적으로 동일한 기본 사양을 사용하기 때문에 LTE Cat 1 및 Cat 1bis는 동일한 유형의 애플리케이션을 다룹니다. 차이점은 단일 안테나 설계가 공간 절약 또는 비용 절감으로 인해 제품에 더 잘 맞는지 여부입니다. (이점은 프로젝트마다 다르므로 이상적인 기술을 안내하는 데 도움이 되는 전문 지식을 갖춘 칩/모듈 제공업체를 선택하는 것이 좋습니다.) 또한 차세대 전용 Cat 1bis 모듈을 사용하면 통합 GNSS 또는 통합 eSIM과 같은 추가 기능과 함께 가장 최적화된 RF 및 전력 소비 성능의 이점을 누릴 수 있습니다.

이러한 표준은 NB-IoT 또는 LTE-M보다 높은 데이터 제한과 함께 거의 보편적인 적용 범위를 제공합니다. 따라서 다양한 데이터 처리량 요구 사항 및/또는 다국적 배포가 있는 장치에 특히 유연합니다. LTE Cat 1의 일반적인 사용 사례는 다음과 같습니다. 

• IoT 소매 키오스크
• 차량 내 핫스팟
• 게임 장치
• 스마트그리드 제품
• 홈 보안 시스템
• 웨어러블 카메라
• POS 단말기
• 상태 모니터
• 스마트 시계 

그러나 낮은 데이터 요구 사항을 위해 3GPP는 대규모 IoT 프로젝트를 위해 특별히 설계된 두 가지 LTE 표준인 NB-IoT 및 LTE-M을 제공합니다. 

3. NB-IoT 

2015년까지 IoT 업계는 저가형 칩셋과 모듈을 찾고 있었습니다. 많은 IoT 시스템은 5Mbps UL 또는 10Mbps DL 데이터 속도에 가까운 곳이 필요하지 않았습니다. 이러한 필요성으로 인해 3GPP의 정의에 따라 LPWAN용 IoT 표준 두 가지가 개발되었습니다. 출시 13. 

협대역 사물 인터넷(NB-IoT) 표준은 데이터 요구 사항이 낮은 IoT 장치를 위해 특별히 설계되었습니다. 160GPP 릴리스 3에서는 데이터 속도를 약 14kbps(초당 킬로바이트)로 제한합니다. 많은 데이터를 이동할 필요가 없는 경우 NB-IoT의 낮은 데이터 속도는 비용, 전력 사용량 및 네트워크 용량에 대해 IoT 제품을 최적화하는 데 도움이 될 수 있습니다. — 귀하의 시장이 NB-IoT 적용 범위를 제공하는 경우.

NB-IoT와 LTE-M 모두 셀룰러 네트워크에 대한 업그레이드가 필요하며, 이로 인해 전 세계적으로 균일하지 않은 배포가 발생했습니다. 중국, 인도 및 유럽 일부 지역에서는 NB-IoT를 널리 사용할 수 있습니다.

NB-IoT의 일반적인 IoT 사용 사례

NB-IoT는 XNUMX개의 LTE 표준 중 가장 낮은 데이터 제한을 제공하기 때문에 사용 사례는 매우 작은 패킷을 전송하는 일종의 센서로 제한됩니다. 여기에는 종종 다음이 포함됩니다. 

• 스마트 연기 감지기
• 주차 관제 시스템
• 농업 모니터링 제품
• 스마트 빌딩 애플리케이션(예: HVAC 및 조명 제어) 
• 오염 모니터링 시스템
• 산업용 IoT 센서
• 계량 응용 분야의 일부(주로 가스 및 물)

4. LTE-M

LTE-M 표준은 데이터 제한 측면에서 NB-IoT와 Cat 1 사이에 위치합니다. 최대 1.1Mbps의 데이터 흐름을 허용합니다. 그 외에는 대규모 IoT 시스템의 비용, 전력 사용량 및 네트워크 용량에 최적화된 NB-IoT와 매우 유사합니다.

그러나 세계의 일부 지역에서는 LTE-M이 아닌 NB-IoT에 맞게 셀룰러 인프라를 업데이트했기 때문에 모든 곳에서 사용할 수 있는 것은 아닙니다. 북미, 일본, 유럽 일부 지역에서는 LTE-M이 광범위하게 기능적으로 배포되고 있지만 중국이나 인도에서는 전혀 사용할 수 없습니다.

앞서 언급했듯이 Cat 1은 전 세계 거의 모든 셀룰러 네트워크에서 사용할 수 있습니다. 글로벌 시장에 서비스를 제공하고 동일한 제품에 대해 여러 SKU를 관리해야 하는 재고 문제를 원하지 않는 경우 Cat 1이 최선의 선택일 것입니다. 그러나 데이터 요구 사항이 NB-IoT와 Cat 1 제한 사이에 있고 시장에 적용 범위가 있는 경우 LTE-M은 대규모 IoT 배포에서 많은 이점을 제공할 수 있습니다.

LTE-M의 일반적인 IoT 사용 사례

사용 가능한 경우 LTE-M은 일반적으로 낮은 대기 시간이 필요하지만 높은 데이터 요구 사항은 없는 스마트 시티 애플리케이션에 널리 사용되는 표준입니다. 이 표준은 가벼운 자산 추적 및 모니터링과 일부 스마트 장치에도 사용됩니다. LTE-M 연결의 샘플 사용 사례는 다음과 같습니다. 

• 함대 추적기
• 자산 추적기
• 유틸리티 계량기(가스, 전기, 수도 등) 
• 모바일 개인 비상 대응 시스템(mPERS) 

또한 LTE-M과 Cat 1의 사용 사례 간에는 겹치는 부분이 많습니다. 예를 들어 LTE-M 표준은 연결된 의료 기기, 스마트 워치, POS 단말기에서도 찾아볼 수 있습니다.

LTE-M과 Cat 1 사이의 이러한 공통점 영역은 또 다른 질문으로 이어집니다. 어떤 LTE 표준이 제품이나 프로젝트에 적합한지 어떻게 결정합니까? 

올바른 LTE 표준을 식별하는 데 도움이 되는 5가지 질문

모든 대규모 IoT 프로젝트는 다르며 이러한 XNUMX가지 LTE 표준 중 어느 것이든 가장 큰 이점을 제공할 수 있습니다. 올바른 결정을 내리려면 먼저 다음 다섯 가지 질문에 답하십시오.

1. 셀룰러 연결의 목표는 무엇입니까? 

핵심 성과 지표(KPI)를 식별하여 시작하십시오. 셀룰러 연결이 필요한 이유 해야 할 것? 더 높은 데이터 처리량, 더 낮은 전력 사용량, 최소 대기 시간, 안정적인 가동 시간 또는 이러한 요소의 조합을 위해 최적화되어야 합니까? 일단 목표를 설정하면 이를 달성하기 위한 계획을 세울 수 있지만 항상 목표를 염두에 두십시오. 

2. 얼마를 쓰시겠습니까? 

분명히 비용 제한은 모든 제품 개발에 필수적입니다. 그러나 원하는 모든 기능을 IoT 장치에 적용하려면 비용 목표를 조정해야 할 수도 있습니다. 셀룰러 연결 가격을 책정할 때 모듈 비용을 모두 고려하십시오. 및 데이터 계획의 지속적인 비용. 

3. 프로젝트 일정은 어떻게 되나요? 

제품에 셀룰러 연결을 추가하려면 조립, 테스트 및 MNO와의 관계가 필요하며 표준 선택이 이러한 일정에 영향을 미칠 수 있습니다. 제품을 더 빨리 배송해야 하는 경우 셀룰러 기술 선택이 변경될 수 있습니다.

4. IoT 장치를 어디에 배포할 계획입니까? 

위에서 언급한 바와 같이 NB-IoT 및 LTE-M은 일부 지역에서는 매우 성숙하지만 전 세계 어디에서나 사용할 수 없으며 이중 모드 LTE-M/NB-IoT 솔루션 사용을 고려할 수 있습니다. 글로벌 시장을 커버하는 경우 두 가지 선택이 있습니다. 각 지역(및 해당 LTE 표준)에 대해 여러 SKU를 관리하거나 Cat 1 또는 Cat 1bis의 글로벌 커버리지를 사용할 수 있습니다.

5. 얼마나 많은 미래 보장이 필요합니까? 

제품의 수명에 대해 현실적으로 생각하십시오. 예를 들어 20년 동안 작동해야 하고 2027년 이전에 출시될 것으로 예상하지 않는 경우 다가오는 5G NR 네트워크로의 전환을 기다려야 할 수 있습니다. (우리는 이러한 전환이 2020년대 후반에 시작될 것으로 예상합니다.) 즉, LTE-M 및 NB-IoT가 적어도 5년까지 2035G NR과 공존할 것으로 예상하고 민간 LTE 사업자는 2040년 이후에도 이를 유지할 것입니다. 요점은 제품이 현장에서 얼마나 오래 작동해야 하는지 알면 올바른 셀룰러 표준을 선택하는 데 도움이 될 수 있다는 것입니다.

이 모든 것이 혼란스러워 보인다면 그 때문입니다! 우리가 제공할 수 있는 가장 유용한 팁은 전문가 상담을 통해 제품을 백업하는 공급자로부터 칩셋과 모듈을 소싱하는 것입니다. 칩셋 생산자는 셀룰러 연결의 전문가입니다. 대규모 IoT 제품을 위한 최선의 선택을 위해 그들과 협력하십시오. 

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• 출처: https://www.iotforall.com/choosing-iot-lte-standards-cat-1-and-cat-1bis-vs-nb-iot-and-lte-m