협대역 IoT(NB-IoT)란 무엇입니까?

협대역 IoT(NB-IoT)는 무선 사물 인터넷(만약 IoT) 저전력 광역 네트워크를 사용하는 프로토콜(LPWAN) 기술. 3GPP(3rd Generation Partnership Project)에서 셀룰러 무선 통신용으로 개발하여 광범위한 새로운 NB-IoT 장치 및 서비스를 지원합니다. NB-IoT는 세 가지 주요 3GPP LPWAN 표준 중 하나입니다.

NB-IoT 통신 표준을 사용하면 IoT 장치가 기존 글로벌 모바일 시스템 내에서 캐리어 네트워크를 통해 작동할 수 있습니다.GSM) 통신 반송파, Long-Term Evolution 사이의 미사용 가드 밴드(LTE) 채널 또는 독립적으로.

NB-IoT의 목표 중 하나는 기존 셀룰러 기술이 제공하는 것 이상으로 커버리지 확장을 강화하는 것입니다. 이를 위해 NB-IoT는 상향링크 전송에서 전송 반복 및 다양한 대역폭 할당 구성을 제공합니다.

NB-IoT는 광범위한 새로운 IoT 장치 및 서비스. 특히 기존 셀룰러 기술로 쉽게 커버할 수 없는 위치에서 시스템 용량과 대역폭 효율성을 높이는 동시에 연결된 장치의 전력 소비를 줄입니다. NB-IoT 연결 장치는 많은 사용 사례에서 10년 이상의 배터리 수명을 가질 수 있습니다.

NB-IoT는 어떻게 작동합니까?

NB-IoT는 장치가 모바일에서 작동할 수 있도록 설계된 데이터 전송 표준입니다. 캐리어 네트워크. 저대역폭 신호를 사용하여 기존 LTE 및 GSM 기술 내에서 통신합니다. NB-IoT 표준은 IoT 사용 사례를 지원하도록 특별히 설계된 200kHz의 작은 무선 대역을 사용합니다.

특수 설계된 장치와 센서도 NB-IoT 시스템의 기본 구성 요소로 사용됩니다. 이러한 장치는 주변에서 정보를 수집하여 NB-IoT로 전송합니다. 기지국 또는 전송 노드. 개별 기지국은 하나에 연결됩니다. IoT 게이트웨이 중앙 집중식 모니터링 및 데이터 분석을 위한 IoT 클라우드 애플리케이션 서버.

[포함 된 콘텐츠]

NB-IoT는 신호 및 채널이 포함된 새로운 물리 계층을 사용하여 시골 지역과 깊은 실내에서 확장된 커버리지 요구 사항을 충족하는 동시에 장치 복잡성을 낮춥니다. 기본 기술은 GSM/보다 훨씬 덜 복잡합니다.일반 패킷 무선 서비스 모듈.

모든 주요 모바일 장비, 칩셋 및 모듈 제조업체에서 지원하는 NB-IoT는 2G, 3G, 4G, LTE-M 및 5G 모바일과 함께 존재할 수 있습니다. 네트워크.

NB-IoT의 이점은 무엇입니까?

NB-IoT는 다음과 같은 이점을 제공합니다.

• 유비쿼터스 적용 범위 및 연결성. NB-IoT는 수십억 개의 노드에 연결할 수 있는 NB-IoT 네트워크를 구축하여 수많은 장치를 지원할 수 있습니다. 실내 범위 확장을 위해 설계된 장치의 복잡성이 낮아 장거리 연결 및 통신이 가능합니다.
• 대역폭. NB-IoT는 대역폭 효율성을 염두에 두고 설계되었습니다. 스펙트럼의 작은 부분을 사용하므로 여러 NB-IoT 네트워크가 간섭 없이 동일한 영역에 공존할 수 있습니다.
• 강한 신호. NB-IoT 신호 강도는 일반적으로 강력하며 여러 층의 벽돌을 통과하도록 설계되었습니다.
• 낮은 전력 소비. NB-IoT는 Linux와 같은 무거운 운영 체제를 실행하거나 많은 신호 처리를 수행할 필요가 없으므로 다른 셀룰러 기술에 비해 전력 효율이 높습니다.
• 저렴한 장치 비용. 복잡성이 낮은 장치를 만드는 것이 더 쉽기 때문에 장치 비용이 훨씬 저렴합니다.
• 다년간의 배터리 수명. 향상된 전력 소비 기능을 통해 NB-IoT는 장치의 배터리 수명을 다년간 지원할 수 있습니다.
• 보안. NB-IoT는 다음을 사용하여 보안됩니다. 데이터 암호화와 같은 방법, 보안 인증 및 신호 보호.

NB-IoT 애플리케이션의 예

NB-IoT는 다음 애플리케이션에 사용할 수 있습니다.

• 스마트 계량. NB‑IoT는 정기 및 소규모 데이터 전송을 통해 수도 및 가스 계량기를 모니터링하는 데 적합합니다. 네트워크 커버리지는 스마트 미터링을 구현하는 데 있어 중요한 문제입니다. 미터기는 지하 깊숙한 곳, 지하실 또는 외딴 시골 지역에 설치되는 경우가 많기 때문입니다. NB‑IoT 적용 범위 및 보급으로 이 문제를 해결할 수 있습니다.

• 에너지 절약. 센서를 사용하면 사무실 건물의 NB-IoT 시스템에 연결된 자동 조광 모션 센서를 사용하는 것과 같이 자주 활성화되는 장치를 절약할 수 있습니다.

• 물 절약. NB-IoT 물 흐름 센서는 건물의 물 소비량을 모니터링할 수 있습니다.
• 공급망 관리(SCM). NB-IoT는 SCM, 광범위하고 일관된 커버리지를 고객 데이터 관리, 재고 추적 등 다양한 방식으로 사용할 수 있기 때문입니다.
• 온도 수준 모니터링 또는 매장 레이아웃 최적화. NB-IoT 센서를 사용하여 부패하기 쉬운 상품의 온도를 모니터링하거나 매장 레이아웃을 최적화하여 이상적인 ROI를 얻을 수 있습니다.
• 스마트 시티. 을 통하여 스마트 시티 배치, NB-IoT는 지방 정부가 가로등을 제어하고, 쓰레기통을 비워야 하는 시기를 결정하고, 무료 주차 공간을 식별하고, 환경 조건을 모니터링하고, 도로 상태를 조사하는 데 도움이 될 수 있습니다.
• 스마트 빌딩. NB‑IoT 연결 센서는 건물 유지 관리 문제에 대해 시설 관리자에게 경고를 보낼 수 있습니다. 실내 온도 모니터링 시스템에도 사용할 수 있습니다. NB‑IoT는 건물의 백업 역할을 할 수 있습니다. 광대역 연결.
• 추적. NB‑IoT는 지속적인 추적이 필요하지 않을 때 사람, 동물 및 자산을 추적할 수 있는 안전하고 저렴한 방법을 제공합니다. NB-IoT는 항상 움직이지 않는 물체를 추적하는 데 적합합니다.
• 스마트팜. NB‑IoT 연결을 통해 농민과 도시는 비정상적인 상황이 발생할 경우 경고를 보낼 수 있는 NB‑IoT 모듈이 포함된 환경 센서에서 데이터를 캡처할 수 있습니다. 이 센서는 토양의 온도와 습도를 모니터링하고 토지, 오염, 소음 및 비의 속성을 추적하는 데 사용할 수 있습니다.

NB-IoT 대 Cat-M1

NB-IoT 및 Category M1(Cat-M1)은 대규모 IoT 배포를 지원하는 두 가지 주요 기술입니다. 둘 다 3GPP 표준화 기술이지만 기능의 강점에 따라 다양한 유형의 사용 사례를 처리합니다.

NB-IoT는 200kHz의 협대역폭으로 초저복잡도 장치를 지원합니다. 대역폭이 좁기 때문에 데이터 속도는 초당 약 250Kbps에서 최고입니다.

반면 Cat-M1은 1.4MHz에서 작동합니다(메가 헤르츠) 장치 복잡성이 더 높고 NB-IoT보다 비용이 더 많이 드는 대역폭. 그러나 더 넓은 대역폭을 통해 Cat-M1은 더 낮은 대기 시간, 최대 1Mbps의 데이터 속도 및 더 정확한 장치 위치 지정 기능을 달성할 수 있습니다.

NB-IoT 및 Cat-M1 장치는 확장된 시간 동안 절전 모드로 전환할 수 있습니다. 불연속 수신, 모바일 장치의 배터리 수명을 절약하기 위해 이동 통신에서 사용되는 방법입니다. NB-IoT와 Cat-M1 모두 기지국당 향상된 신호 커버리지도 지원합니다.

NB-IoT 대 LTE-M

NB-IoT 및 LTE-M은 모두 3GPP에서 도입한 LPWAN 기술 표준입니다. LTE-M 또는 LTE Machine-Type Communications는 1.4Mbps에서 최대 데이터 속도로 1MHz 대역폭을 지원합니다.

LTE-M은 단순화된 장치 복잡성, 낮은 장치 전력 소비, 대규모 연결 밀도 및 낮은 대기 시간을 지원합니다. LTE-M은 또한 확장된 커버리지를 제공하고 LTE 설치 기반의 재사용을 가능하게 합니다.

LTE-M 배치는 표준 LTE 캐리어 내에서 대역 내에서 수행하거나 전용 스펙트럼에서 독립형으로 수행할 수 있습니다. 무료 LTE 확산 스펙트럼 기술을 사용합니다. 현재 셀룰러 네트워크에 배포하려는 장치 제조업체는 LTE-M을 사용할 수 있습니다. 반면에 NB-IoT는 연결성 대 LTE 확산 기술을 위해 직접 시퀀스 확산 스펙트럼 변조 기술을 사용합니다. NB-IoT는 LTE 캐리어의 가드 밴드에서도 구현할 수 있습니다.

NB-IoT는 매우 유연하기 때문에 2G, 3G, 4G 및 5G 대역에서 작동할 수 있으며 궁극적으로 비용을 절감하는 게이트웨이가 필요하지 않습니다.

NB-IoT는 향상된 실내 커버리지를 제공하고 처리량이 적은 수많은 장치, 낮은 지연 감도, 낮은 장치 전력 소비, 최적화된 네트워크 아키텍처를 지원하며 비용 효율적입니다.

그러나 LTE-M은 여러 대형 통신사가 기반 기술에 대한 특허를 보유하고 있고 LTE-M 사용자는 지적 재산권에 대한 로열티를 이들 회사에 지불하기 때문에 더 비쌉니다.

NB-IoT 대 LoRa

WAN 기술로 사용되는 LoRa(Long Range)는 WAN 통신의 표준 프로토콜인 LoRaWAN을 위한 비셀룰러 변조 기술이다.

LoRa는 저전력 장거리 무선 통신 프로토콜로 LoRa 얼라이언스, LPWAN 기술을 안전하고 에너지 효율적인 IoT 표준으로 표준화하는 데 전념하는 비영리 조직입니다.

LoRa는 장거리 통신을 위한 LPWAN 사양인 LoRaWAN용 변조 기술입니다. LoRa 및 NB-IoT는 모두 LPWAN 기술 내에서 작동합니다.

NB-IoT와 LoRa는 모두 저전력 장치용으로 만들어진 LPWAN 기술이지만 NB-IoT는 더 높은 데이터 속도를 제공할 수 있는 더 높은 장치 출력 전력으로 인해 LoRa에 비해 대기 시간이 더 짧습니다.

NB-IoT는 허가된 스펙트럼에서 작동합니다. 그러나 일반 LTE 캐리어 내 대역 내에서 배치하거나 전용 스펙트럼에서 배치하기 위해 독립형으로 배치할 수 있습니다. 채널 폭이 작기 때문에 NB-IoT 신호가 더 큰 LTE 채널 내부에 묻히거나 GSM 채널을 대체하거나 일반 LTE 신호의 가드 채널에 존재할 수 있습니다.

LoRaWAN은 저전력 장치와 IoT 애플리케이션 간의 통신을 용이하게 하기 위해 설계된 확산 스펙트럼 변조 기술입니다. LoRa 무선 시스템은 전 세계적으로 사용 가능한 비인가 주파수를 사용하여 네트워크와 통신합니다. LoRaWAN은 또한 433~923MHz 사이의 무선 주파수 대역을 사용합니다. 최대 데이터 속도는 채널당 50Kbps이고 대역폭은 125, 250 및 500kHz입니다.

NB-IoT의 표준이 되는 장벽

시장 조사 기관인 Technavio에 따르면 NB-IoT 시장은 31년까지 2027% 성장할 것으로 예상됩니다. 그러나 다음을 포함하여 NB-IoT를 사용하는 데에는 여전히 몇 가지 장벽이 있습니다.

• 제한된 장치 이동성. NB-IoT 장치는 유한한 환경 내에서만 하나의 네트워크 운영자에게만 연결된 상태를 유지합니다. 이것은 다음과 같은 용도에 대한 제한을 의미할 수 있습니다. 웨어러블 특정 경계를 남깁니다. 예를 들어 웨어러블 장치를 가진 사람이 다른 국가에 입국하는 경우 교환원이 현지에 없으면 장치가 작동하지 않을 수 있습니다.
• 제한된 데이터 전송. NB-IoT는 하루에 문자 메시지와 같은 20킬로바이트 미만의 데이터만 전송할 수 있기 때문에 음성 또는 비디오 전송은 옵션이 아닙니다. NB-IoT 데이터 업로드 속도는 경쟁 기술에 비해 낮은 약 200Kbps입니다. 대역폭은 약 XNUMXKHz입니다.
• 로밍 지원이 제한됩니다. 로밍을 통해 LTE-M 및 NB-IoT 사용자는 국가 및 모바일 네트워크를 통해 IoT 장치에 연결할 수 있습니다. 그러나 사용자가 연결하려는 각 국가에서 네트워크가 지원되어야 합니다.
• 제한된 대용량 데이터 전송. NB-IoT는 데이터 속도가 느리기 때문에 많은 양의 데이터를 빠르게 전송할 수 없습니다.

NB-IoT가 대규모로 어떻게 사용되고 있는지 알아보세요. 의료 애플리케이션.