[디비털비즈온 김맹근 기자] 사물인터넷의 서비스 범위를 확대하기 위해서는 근거리 무선통신의 가장 큰 단점인 근거리를 극복하면서도 저전력, 저가 단말기, 대규모 단말기 접속, 안정적 커버리지, 낮은 구축 비용 등의 조건도 만족해야 한다. 기존의 데이터 통신은 빠른 전송과 대용량 전송이 목적이었다면 사물인터넷의 데이터 전송은 대부분의 경우 전송속도가 빠르지 않아도 되고 전송되는 데이터의 양 또한 매우 작다. 따라서 사물인터넷 서비스 특성을 고려하여 소비 전력과 데이터 전송 속도를 낮추고 장거리까지 안전하게 데이터를 전송할 수 있도록 개발된 장거리 무선 통신 기술이 요구된다.
저전력 광역 통신망(LPWAN: Low Power Wide Area Network)은 서비스 범위가 10km 이상의 광역으로 매우 넓고 초당 최대 수백kbps 이하의 통신 속도를 제공하는 전 력 소모가 적은 무선 광역 통신망으로 사물인터넷 전용 네트워크로 사용된다.
예를 들어 수도 가스 전기 검침, 자전거 도난 방지, 자산 관리 등을 위해 넓은 지역에 걸쳐 산재되어 있고 생성되는 데이터의 양이 매우 낮으며 교환되는 빈도가 낮아 배터리 하나로 수년 이상 동작하는 분야에 매우 적합하다. 저전력 광역 통신망을 실현하기 위한 기술에는 ISM 면허 불필요 대역을 사용하는 로라(LoRaWAN), 시그폭스(SIGFOX)등과 이동통신 면허 대역을 이용하는 LTE-MTC(LTE Machine-Type Communications), 협대역 사 물인터넷(NB-IoT) 기술 등이 있다.
LoRaWAN(Long Range Wide Area Network)은 저전력, 광대역 네트워크 사양을 갖추고 사물인터넷 디바이스 및 휴대용 디바이스의 운용성을 제공하기 위해 사용되는 통신망 기술이다. LoRa는 통신 범위를 증가시키기 위해 저전력 특성의 무선 RF 기술로 CSS(Chirp Spread Spectrum)방식을 채용하여 데이터를 1GHz 이하 대역으로 변조하여 송출한다. LoRaWAN은 LoRa 기술을 하위 물리계층으로 사용하여 인터넷 네트워킹을 하기 위한 프로토콜로 디바이스와 게이트웨이 그리고 서버와의 통신 규약을 정의하며 이 규약은 LoRa Alliance에서 정의하고 관리되고 있다.
SIGFOX는 별도의 기지국 또는 중계 장비 없이 다양한 사물에 칩셋 기반의 통신 모뎀을 연결하여 가까운 거리에서 서로 꼭 필요한 데이터들만 주고받을 수 있도록 별도의 네트워크 구축 비용과 전력 소모를 최소화하는 기술로 비면허 주파수 대역을 활용해 자유롭게 서비스를 제공할 수 있다. SIGFOX 가 제공하는 사물인터넷 서비스는 기기 당 하루 최대 140 개의 메시지 송수신이 가능하며 일반적으로 메시지의 사이즈는 12bytes 수준이다.
LTE-MTC(LTE Machine-Type Communications) 기술은 주파수 분할 기술 및 시간 분할 기술을 동시에 제공할 수 있으며, 단말기와 기지국 간에 1ms 시간 이내에 데이터 송수신이 이루어진다. 이와 같은 짧은 시간의 데이터 송수신으로 인해 이용자에게 서비스 품질을 제공할 수 있다. 또한 LTE-MTC는 기존 LTE 네트워크를 그대로 사용할 수 있어 LTE의 넓은 커버리지를 그대로 사용할 수 있고 매우 짧은 시간에 저용량 데이터를 송.수신하기 때문에 기존 트래픽 처리에 거의 영향을 미치지 않아 사물인터넷 서비스 제공에도 적합하다.
NB-IoT(Narrowband IoT)의 협대역 사물인터넷 기술은 주로 산업용 사물인터넷 주파수 자원을 효울적으로 활용하기 위한 기술로 스마트 미러링, 스마트 홈 등을 제공하기 위해 주로 건물 내 또는 건물 지하에서 공간에서 서비스를 제공하기 위한 기술이다. 협대역 사물인터넷에 사용되는 장비 배치에 대한 제약 없이 일반적으로 네트워크 성능이 약한 실내 또는 지하에서 신뢰성 있는 데이터 송수신을 지원하기 위해 사용된다. 협대역 사물인터넷에서는 자원 할당의 최소단위 당 180kHz만을 활용하여 사물인터넷 단말기들이 데이터를 주고받을 수 있도록 한다.
협대역 사물인터넷의 주파수는 LTE 서비스를 위해 비용을 지급해 면허를 획득한 대역 주파수대를 사용하기 때문에 통신 품질 관리 및 커버리지 측면에서 강점을 가지고 있다. 또한 무선 신호를 단순화하다 보니 도달 거리가 더 늘어나 기존에는 연결되지 않았던 외진 장소나 지하 깊은 곳에도 사물을 설치하여 사용할 수 있다.