IoT 네트워킹 기술은 디지털 시대에 우리가 연결하고 상호 작용하는 방식을 완전히 바꿔 놓았습니다.! 오늘, 무선 프로토콜 및 통신 표준은 IoT 배포의 거의 모든 측면에서 큰 역할을 합니다., 스마트시티부터, 연결된 차량, 환경 모니터링 등. IoT Analytics에 따르면, 전 세계적으로 연결된 IoT 장치 시장이 도달할 수 있습니다. 18.8 십억 말까지 단위 2024, 성장 13% ...에서 2023. 그 동안에, 연결된 장치 수가 폭발적으로 증가함에 따라, 견고함에 대한 필요성이 더 커진 적은 없습니다., 확장 가능하고 효율적인 통신 기술. 이 게시물에서, IoT 통신에 널리 사용되는 프로토콜을 살펴보겠습니다.. 선택하기 전에 주요 IoT 네트워킹 솔루션에 대해 더 깊이 이해하시기 바랍니다..
무엇 IoT 네트워킹이다
IoT 네트워킹은 IoT 장치가 서로 및 중앙 시스템과 연결되고 통신하는 방식을 나타냅니다.. 이는 함께 작동하는 스마트 장치의 자율 생태계를 만듭니다..
일반적으로, IoT 생태계는 4개의 주요 계층으로 구성됩니다.: 장치, 데이터, 연결 기술, 그리고 사용자. 보시다시피 이러한 레이어는 IoT 네트워크의 빌딩 블록을 형성합니다., 네트워크 아키텍처는 모든 요소 간의 효율적인 통신을 가능하게 하는 백본입니다..
IoT 네트워크에 장치 간 원활한 연결을 가능하게 하는 강력한 통신 기술이 필요하다는 것은 놀라운 일이 아닙니다.. 이러한 네트워크 프로토콜은 인간 의사소통에서 언어가 수행하는 것과 동일한 목적을 수행합니다.. 원래, IoT 장치의 고유한 요구 사항에 맞게 특별히 설계되었습니다.. 전력 소비 측면에서 특별한 고려 사항이 있습니다., 범위, 대역폭, 및 장치 밀도. 이러한 요구 사항을 고려하여, IoT 프로젝트 계획의 주요 측면은 올바른 IoT 프로토콜을 선택하는 것입니다..
이전 기사에서, 우리는 몇 가지 네트워크 프로토콜과 적절한 애플리케이션에 대해 논의했습니다.. 여기, IoT 프로젝트 참조를 위해 널리 사용되는 단거리 및 장거리 무선 기술을 나열합니다..
주요 단거리 IoT 네트워킹 기술
근거리 무선통신 기술은 근거리에서 무선 전송을 구현하는 기술을 말한다.. 일반적으로, 전송 범위는 수십 미터 또는 수백 미터 이내입니다.. 일반적인 예는 다음과 같습니다 블루투스, 와이파이, 지그비, UWB, NFC 및 RFID (여기에는 자세한 소개가 없습니다).
블루투스 및 BLE
블루투스는 가장 일반적인 단거리 무선 기술 중 하나입니다.. 무선 이어폰부터 자동차 시스템까지, 스마트 시계 및 피트니스 트래커, 우리는 어디에서나 블루투스를 볼 수 있습니다.
최신 블루투스 표준 블루투스인가요? 6.0, 9월에 출시된 2024 Bluetooth 채널 감지와 같은 새로운 기능을 도입했습니다.. 하나, 현재 널리 사용되는 표준은 블루투스입니다. 4.0, 5.0 이상. 블루투스 5.0 최대 2Mbit/s의 전송 속도를 제공하는 반면 4.2 최대 1Mbit/s 제공.
전력 소모에 따른 블루투스의 약점을 해결하기 위해, 블루투스 저에너지 (BECAME) 소개되었다. 이 프로토콜의 개발은 성공적이었으며 전 세계적으로 널리 채택되었습니다.. 주된 이유 중 하나는 기존 Bluetooth 장치와의 호환성을 유지하면서 전력 소비를 크게 줄인다는 점입니다..
Bluetooth Low Energy는 사물 인터넷에 사용되는 저전력 장치용으로 특별히 설계되었다는 점을 이해해야 합니다.. 기존 클래식 블루투스를 대체하거나 대체하지 않습니다.. BLE는 Bluetooth와 동일한 2.4GHz ISM 대역을 사용합니다.. 최대 지원하는 클래식 블루투스와 달리 7 단일 마스터 장치에 연결된 장치, BLE는 최대 128 장치. BLE 용도 40, 2 MHz 폭의 채널과 적응형 주파수 호핑 알고리즘을 활용하여 성능을 최적화하고 간섭을 최소화합니다..
와이파이
Wi-Fi 계정 31% 전체 IoT 연결 중. 여기, 우리는 전통적인 WiFi 라디오에 대해 논의할 것입니다, Wi-Fi HaLow도 마찬가지입니다. (802.11아), 장거리 저전력 IoT 애플리케이션을 위해 특별히 설계된 제품입니다..
와이파이 6 다른 무선 프로토콜과 동일한 2.4GHz 및 5GHz ISM 대역을 사용합니다., 6E에 6GHz 대역 지원 추가. 범위는 실내 10m부터 실외 100m 이상까지 다양합니다., 환경 요인 및 전송 전력에 따라 다름. Bluetooth의 지점 간 아키텍처와 달리, WiFi는 스타 네트워크 토폴로지를 따릅니다., 장치가 중앙 액세스 포인트를 통해 연결되는 곳 (라우터).
와이파이 6/6E (802.11도끼) 에서 출시 2021 현재 널리 사용되는 표준입니다.. 속도 측면에서는, 그것은 최대로 칠 수 있습니다 9.6 Gbps — WiFi보다 빠름 5 (802.11교류) 1위를 차지한 것은 3.5 Gbps. 802.11ac/n/g의 이전 표준을 사용하는 장치를 본 적이 있을 가능성이 높습니다.. WiFi의 이전 버전과의 호환성으로 인해, 이러한 오래된 장치는 새로운 표준 장치와 계속 작동할 수 있습니다.. 최신 WiFi 표준은 이전 표준보다 더 긴 범위를 제공합니다..
WiFi HaLow는 1GHz 미만에서 작동합니다.. 더 나은 벽 관통력과 더 긴 범위를 제공합니다. (최대 1km) 전력을 낮추면서. 그렇지만, 이 기술은 Bluetooth LE에서 볼 수 있듯이 업계에서 널리 채택되지 않았습니다..
주목할 점 중 하나는 WiFi가 단일 액세스 포인트에 수백 개의 동시 연결을 지원한다는 것입니다., 하지만 실제적인 제한으로 인해 네트워크 구성에 따라 이 숫자가 줄어드는 경우가 많습니다..
지그비
지그비는 저가형이다., 개인 영역 네트워크용으로 설계된 저전력 무선 통신 표준. 산업 및 홈 자동화 애플리케이션을 위해 특별히 개발되었습니다.. Zigbee는 WiFi만큼 보편적이지 않을 수 있습니다., 하지만 스마트 홈에서는 전구가 점점 더 보편화되고 있습니다., 그 중 온도 조절 장치와 보안 센서.
그것은에서 존재하게되었습니다 2002, ZigBee Alliance가 있을 때 (이제 연결 표준 동맹) 형성되었다. 이제 Philips와 같은 대규모 조직이 있습니다., 텍사스 인스트루먼트, 삼성, Amazon과 ZigBee 프로토콜 발전.
솔직히 말하자면, ZigBee는 자동화를 위해 특별히 설계되었습니다., 간편한 장치 설정 및 연결 기능, 긴 배터리 수명을 위한 낮은 전력 소비, 그리고 매우 강력한 보안.
건축물은 그 위에 지어진다. 802.15.4 표준. ZigBee의 가장 좋은 점은 최대 지원이 가능한 개방형 프로토콜이라는 점입니다. 65,000 단일 네트워크의 노드. ZigBee는 특히 메시 네트워킹 기능으로 유명합니다..
ZigBee 프로토콜은 네트워크의 세 가지 주요 장치 유형을 정의합니다.:
- 코디네이터 (모든 ZigBee 네트워크에서 단 하나만)
- 라우터 (데이터를 전송하는 중개자)
- ZigBee 최종 장치 (상위 노드하고만 대화, 대부분 취침모드)
Texas Instruments와 Silicon Labs는 ZigBee 칩의 주요 공급업체입니다..
UWB
UWB (초 광대역) 새로운 통신 프로토콜 중 하나입니다.. 아직 많은 기기에서 본 적이 없을 것입니다., 하지만 빠르게 채택되고 있습니다.. 스마트폰부터 자동차 키까지, 스마트 홈 장치를 산업 환경으로, 우리는 UWB가 현대 기술에 점점 더 많이 등장하는 것을 봅니다..
다른 무선 기술과 마찬가지로, UWB는 정의된 스펙트럼에서 작동합니다., 하지만 협대역 시스템과 달리, 넓은 주파수 범위에 걸쳐 전송을 확산시킵니다. 3.1 GHz ~ 10.6 GHz. 전형적인 범위를 가지고 있습니다. 1-50 미터, 장치나 앵커 사이의 가시선에서 가장 잘 작동합니다..
초광대역은 Bluetooth의 1MHz 또는 2MHz 채널과 비교하여 최소 500MHz 폭의 채널을 사용합니다.. UWB는 또한 초단 펄스 전송을 사용합니다., 협대역 시스템보다 더 높은 위치 정확도를 제공합니다..
UWB 전송의 최대 전력 스펙트럼 밀도는 다음과 같습니다. 41.3 dBm/MHz. 이것은 대략 같다 0.5 mW의 평균 전송 전력. WiFi나 Bluetooth와 같은 기존 협대역 시스템과의 간섭을 최소화하는 데 도움이 됩니다.. 저전력으로 인해 UWB도 안전하게 보호됩니다.. 신호는 넓은 주파수 확산과 낮은 전력 밀도로 인해 가로채기가 어렵습니다..
근거리 IoT 네트워킹 기술 비교
과학 기술 | 블루투스 (BECAME) | 와이파이 | 지그비 | UWB |
범위 | 10-100미디엄 | 50-100m 실내 | 10-100미디엄 | 10미디엄 |
데이터 속도 | 1-2 Mbps | 까지 1 Gbps+ | 250 Kbps | 까지 27 Mbps |
전력 소비 | 매우 낮은 | 높은 | 매우 낮은 | 낮은 |
주파수 대역 | 2.4 GHz
|
2.4 GHz, 5 GHz | 2.4 GHz | 3.1-10.6 GHz |
장점 | – 저전력 소비
– 널리 지원됨 – 구현이 용이함 – 저렴한 비용 |
– 높은 데이터 속도
– 범용 호환성 – 강력한 보안 옵션 |
– 저전력 소비
– 대규모 네트워크 지원 – 자가 치유 메시 |
– 정확한 포지셔닝
– 높은 보안 – 간섭에 면역 |
단점 | – 제한된 범위
– 제한된 노드 – 잠재적 간섭 |
– 높은 전력 소비
– 제한된 배터리 수명 – 네트워크 정체 |
– 낮은 데이터 속도
– 단거리 – 복잡한 구현 |
– 제한된 범위
– 더 높은 비용 – 제한된 채택 |
주요 애플리케이션 | 웨어러블, 똑똑한 집, 실내 포지셔닝, 자산 추적, 관심 장소 | 홈 오토메이션, 비디오 스트리밍, 고대역폭 애플리케이션 | 홈 오토메이션, 산업 제어, 센서 네트워크 | 실내 포지셔닝, 자산 추적, 보안 액세스 |
인기 있는 장거리 IoT 무선 기술
이제 장거리 무선 기술과 이러한 프로토콜로 인해 IoT가 어떤 이점을 얻었는지에 대해 집중적으로 논의하겠습니다.. 이러한 기술은 LPWAN의 기초입니다., 수 킬로미터에서 수천 킬로미터까지의 거리를 커버합니다.. 여기, LoRa를 소개하겠습니다, 시그폭스, 및 셀룰러 네트워크.
로라와 로라 완
LoRa는 장거리 통신을 제공하는 무선 프로토콜입니다., 저전력, 안전한 데이터 전송. 이는 처프 확산 스펙트럼 변조를 기반으로 하며, 이는 너무 많은 전력을 사용하지 않고도 먼 거리에서 통신할 수 있음을 의미합니다.. Bluetooth 및 WiFi와 같은 단거리 무선 근거리 통신망 간의 격차를 해소합니다., 그리고 훨씬 더 긴 범위의 셀룰러 네트워크.
로라와 로라 완 처음에는 Cycleo가 개발했으며 나중에 Semtech에 인수되었습니다.. 오늘, 비영리 협회인 LoRa Alliance가 관리합니다.. 기술 산업에서 가장 큰 동맹 중 하나로 성장한 것은 놀라운 일이 아닙니다.. LoRa Alliance는 LoRaWAN을 지원할 뿐만 아니라 LoRaWAN 제품 및 기술 상호 운용성을 촉진합니다..
LoRa는 GHz 미만 RF 대역을 활용합니다. (433MHz, 868유럽의 경우 MHz, 923아시아의 경우 MHz, 915북미 및 호주의 경우 MHz). 이러한 ISM 주파수 대역은 라이선스가 필요 없으며 IoT 애플리케이션에 누구나 사용할 수 있습니다.. 도시 지역에서는 2~5km, 시골 환경에서는 15km 이상까지 인상적인 범위를 가지고 있습니다..
LoRa는 물리 계층 프로토콜을 나타냅니다. (OSI 모델의 첫 번째 레이어) 장거리 통신을 가능하게 해주는. 이 계층은 네트워크 노드 간의 물리적 데이터 링크를 통해 원시 비트가 전송되는 방식을 지정합니다.. 로라 완, OSI 모델의 3계층에서 작동하는 네트워크 프로토콜, LoRa를 기반으로 구축되어 최종 장치와 중앙 네트워크 서버 간의 통신을 처리합니다..
다양한 사용 사례를 해결하기 위해, LoRaWAN은 세 가지 장치 클래스를 정의합니다.: 클래스 A 장치 (최저 전력, 모든 업링크가 시작됨), 클래스 B 장치 (예약된 수신 슬롯), 및 클래스 C 장치 (지속적인 청취).
시그폭스
Sigfox는 최소한의 전력 소비로 장거리 통신이 필요한 IoT 애플리케이션을 위해 설계된 선구적인 LPWAN 기술입니다.. 초협대역(Ultra Narrow Band)을 사용합니다. (UNB) 과학 기술, 각 메시지는 100 Hz 대역폭.
Sigfox 프로토콜은 허가되지 않은 ISM 대역에서 작동합니다. (868 유럽의 MHz, 915 북미 지역의 MHz) 의 데이터 전송률을 제공합니다. 100 또는 600 초당 비트. 이 느린 전송 속도, 좁은 대역폭과 결합, 탁월한 감도와 매우 낮은 전력 소비를 제공합니다.. 일반적인 전송은 몇 초 동안 약 20~30mA를 사용합니다., 긴 배터리 수명 제공(종종 단일 배터리로 몇 년 동안 지속됨). 그것은 최대 달성할 수 있습니다 40 농촌 지역에서는 km, 도시 환경에서는 3~10km.
Sigfox는 비대칭 프로토콜입니다., 이는 업링크와 다운링크 기능이 크게 다르다는 것을 의미합니다.. 최종 장치는 최대 140 하루에 메시지, 각 메시지는 다음으로 제한됩니다. 12 페이로드 바이트. 다운링크 메시지는 다음으로 제한됩니다. 8 하루에 보낸 메시지 수 8 각각 바이트.
LoRaWAN과 다르다, Sigfox는 단순성을 염두에 두고 설계되었습니다., 대부분의 복잡성을 최종 장치가 아닌 네트워크 측으로 밀어 넣음. 이 접근 방식을 사용하면 매우 간단하고 에너지 효율적인 최종 장치 구현이 가능합니다..
셀룰러 네트워크
셀룰러 네트워크는 엄청난 양의 통신을 처리합니다., 현대 세계에서 가장 기본적인 통신 기술 중 하나입니다.. 2G부터 최신 5G까지, LTE-M 등 IoT에 특화된 기술과 NB-IoT, 셀룰러 네트워크는 약 20% 글로벌 IoT 연결 수.
셀룰러 네트워크는 셀룰러 아키텍처라고 불리는 방식으로 작동합니다., 지리적 영역이 셀로 구분되는 곳. 각각은 기지국으로 알려진 적어도 하나의 고정 위치 트랜시버에 의해 서비스됩니다.. 이 셀은 벌집 모양의 패턴으로 함께 작동하여 넓은 영역에 걸쳐 지속적인 적용 범위를 제공합니다..
1980년대부터 기술이 많이 발전해, 1G 네트워크가 음성 통화를 거의 처리할 수 없던 시절. 우리는 진정한 5G 시대에 있습니다 ($98.3 십억 2023) NB-IoT를 구축하고 있습니다., 오늘날 더욱 광범위한 셀룰러 IoT 생태계의 일부인 LTE-M 및 5G. 셀룰러 IoT의 주요 장점 중 하나는 기존 셀룰러 인프라를 활용하면서 IoT 고유의 요구 사항에 맞게 최적화할 수 있다는 것입니다.. 중요한 것은, 셀룰러 네트워크는 무료가 아닙니다..
장거리 IoT 네트워킹 기술 비교
과학 기술 | 로라/LoRaWAN | 시그폭스 | 세포질 (4G/5G) | NB-IoT |
범위 | 2-15km | 최대 40km | 수km | 1-10km |
데이터 속도 | 0.3-50 Kbps | 100 bps | 까지 1 Gbps+ | 250 Kbps |
전력 소비 | 매우 낮은 | 매우 낮은 | 높은 | 낮은 |
주파수 대역 | 서브 GHz | 서브 GHz | 라이선스 밴드 | 라이선스 밴드 |
장점 | – 장거리
– 뛰어난 배터리 수명 – 좋은 침투 |
– 초장거리
– 매우 낮은 전력 – 간단한 배포 |
– 보편적인 적용 범위
– 높은 신뢰성 – 높은 데이터 속도 |
– 건물 침투력이 좋음
– 허가된 스펙트럼 – 긴 배터리 수명 |
단점 | – 낮은 데이터 속도
– 게이트웨이 종속성 – 지역 제한 |
– 매우 낮은 데이터 속도
– 구독이 필요합니다 – 하루에 제한된 메시지 |
– 높은 전력 소비
– 값비싼 – 월 수수료 |
– 네트워크 종속성
– 더 높은 대기 시간 – 보장 제한 |
주요 애플리케이션 | 자산 추적, 주차관리, 환경 모니터링, 농업 감지, 스마트 측광 | 자산 추적, 환경 모니터링 | 연결된 자동차, 스마트 시티, 모바일 애플리케이션 | 스마트 측광, 자산 추적 |
무엇 IoT 엔엣워킹 티기술 나에게 딱 맞아?
까다로운 시나리오에서도 장치를 연결하고 관리할 수 있으므로 IoT 네트워크를 사용하는 것이 합리적입니다.. 특히, IoT 네트워크는 연결된 세상에서 성장하고 있습니다., 대규모 등의 변수를 고려, 다양한 장치 유형, 실시간 작업 요구 사항.
연결 기술은 IoT 프로젝트를 개발할 때 내려야 할 가장 중요한 결정 중 하나입니다.. 여기에서의 선택은 어느 정도 성공 여부를 결정합니다., 비용, 프로젝트 성과. 특정 기술을 살펴보기 전에, 스스로에게 이런 본질적인 질문을 던져보세요:
– 기기는 어디에 사용될 예정인가요?? 실내에서 사용할 것인가, 실외에서 사용할 것인가?
– 어느 범위까지 커버해야 합니까?? 미터인가요?, 킬로미터, 아니면 그 사이 어딘가?
– 얼마나 많은 데이터를 전송할 것인가?, 그리고 얼마나 자주?
– 귀하의 전력 예산은 얼마입니까?? 배터리 또는 주 전원으로 작동 중입니까??
– 배포 위치에 존재하는 네트워크 인프라?
– 보안 요구 사항은 무엇입니까?
– 하드웨어 및 지속적인 연결 비용에 대한 예산은 얼마입니까??
위에서 다룬 기술은 연결 유형의 전체 목록이 아닙니다., 하지만 대부분의 IoT 프로젝트를 시작하고 실행할 수 있도록 도와줄 것입니다..
짧은-아르 자형엔지 티기술 피행위
단거리 무선 통신 기술용, WiFi는 높은 처리량의 데이터 전송을 제공합니다.. 가정과 공공장소의 무선 네트워크 범위를 지배합니다.. 이미 많은 건물에 WiFi가 설치되어 있기 때문에, 스마트 홈과 같은 IoT 애플리케이션에 이상적입니다., 보안 카메라, 및 통합 추적 솔루션.
소비자 공간에서는, Bluetooth 저에너지는 확실한 우위를 보여줍니다.. 비용 고려 사항으로 인해 근거리 위치 서비스에 선호되는 선택이 되었습니다.. 시장은 이를 반영한다. – Bluetooth 위치 서비스 장치 배송이 완료되었습니다. $255 백만 에 2024. BLE는 스마트 홈에서도 강세를 보이고 있습니다.. Matter 표준에 포함됨, 우리는 훨씬 더 많은 스마트 홈 애플리케이션이 등장하는 것을 보게 될 것입니다.
Zigbee는 스마트홈에서 무시할 수 없는 또 다른 핵심 플레이어입니다.. 현재 산업 자동화 및 스마트 홈 애플리케이션에 더 많이 사용됩니다.. Zigbee의 메시 네트워크는 연결 거리를 확장하고 더 많은 네트워크 노드를 지원할 수 있습니다..
UWB 기술은 처음 세 가지 기술과 동일한 채택 수준에 도달하지 못했습니다.. 주요 장점은 센티미터 수준의 정확한 위치 지정입니다.. 하나, 상대적 배포 비용이 더 높음. 이는 정확한 위치 추적이 필요한 특정 사용 사례에 더 적합합니다..
긴–아르 자형엔지 티기술 피행위
장거리 무선 IoT 기술용, LoRa와 LoRaWAN은 다양한 IoT 구축 분야를 선도하고 있습니다.. 매우 낮은 전력 소비로 인상적인 범위를 제공합니다.. LoRaWAN은 장치가 장기간 배터리 전원으로 작동해야 하고 데이터 전송 시 약간의 대기 시간을 견딜 수 있는 경우에 적합합니다.. 이 기술은 동물 추적에 일반적으로 사용됩니다., 차량 추적, 주차 관리, 환경 모니터링, 농업 감지, 및 유틸리티 계량.
Sigfox는 LoRaWAN보다 더 간소화된 디자인을 가지고 있습니다.. 장치 비용과 복잡성을 줄이도록 설계되었습니다., 이는 데이터 속도의 희생을 의미하지만. Sigfox와 LoRaWAN은 때때로 비슷한 목적으로 사용될 수 있지만, 개인 네트워크나 양방향 통신이 필요한 경우 LoRaWAN을 사용해야 합니다..
NB-IoT와 LTE-M은 큰 이점을 제공합니다 – 기존 셀룰러 인프라를 사용할 수 있습니다.. 이러한 기술은 일부 LoRaWAN 및 Sigfox 애플리케이션과 겹칩니다., 특히 넓은 지리적 영역에 걸쳐 자산을 추적할 때. 물류 부문은 특히 셀룰러 기반 추적 솔루션을 채택했습니다.. 하나, 셀룰러 옵션에는 가입비로 인해 비용이 더 많이 듭니다..
MOKOSmart에서 IoT 장치 가져오기
MOKOSmart는 BLE를 사용하는 엔드투엔드 IoT 하드웨어 솔루션을 제공합니다., RFID, 로라 완, 와이파이, NB-IoT 및 UWB. 우리는 포트폴리오를 가지고 있습니다 비콘, 추적기, 센서, 다양한 용도의 게이트웨이 및 모듈. 모든 제품은 테스트를 거쳐 인증되었으며 사용자 정의가 가능합니다.. 지금 IoT 솔루션이 필요합니다? 지금 문의하세요!