LoRaWAN 대 NB-IoT: 어떻게 비교되고 다른가?

IoT가 폭발적으로 성장하고 있으며, LoRaWAN과 NB-IoT는 이 분야를 선도하는 두 거대 저전력 광역 네트워크(LPWAN)입니다. 이러한 장거리 저대역폭 무선 통신 용어는 지금은 다소 생소하게 들릴 수 있지만, 놀라운 IoT 기능을 실현하는 열쇠입니다.

넓은 창고에서 자산을 추적하거나, 농장의 환경 조건을 모니터링하거나, 대규모 스마트 시티 네트워크를 구축하려는 경우, LoRaWAN과 NB-IoT가 모든 것을 해결해 드립니다. 물론, 다음과 같은 다른 무선 옵션도 있습니다. 지그비와 블루투스하지만 LPWAN의 범위와 배터리 수명에는 미치지 못합니다. 한 번 충전으로 몇 년 동안 사용할 수 있다는 얘기죠!

따라서 LoRaWAN의 개방형 표준이나 NB-IoT의 셀룰러 기술 중 어느 팀을 선택하든, 그 엄청난 성능에 깜짝 놀라실 겁니다.

LoRaWAN 및 NB-IoT 개요

LoRaWAN과 NB-IoT는 모두 LPWAN 기술이지만 작동 방식은 상당히 다릅니다. LoRaWAN은 비면허 대역과 자체 확산 스펙트럼 변조 방식을 사용하는 반면, NB-IoT는 면허 LTE 대역과 협대역 4G 셀룰러 네트워크를 활용합니다. 이 두 가지 옵션을 비교하려면 LoRaWAN과 NB-IoT의 작동 방식을 정의해야 합니다.

LoRaWAN이란 무엇입니까

LoRaWAN은 LoRa Alliance에서 저전력 배터리 구동 IoT 기기를 위해 설계한 저전력 광역 네트워킹 프로토콜입니다. Semtech에서 특허를 받은 Chirp Spread Spectrum(CSS) 기술에서 파생된 독점적인 확산 스펙트럼 변조 기술인 LoRa 물리 계층을 사용합니다.

LoRaWAN 사양은 종단 간 암호화, 데이터 인증 및 이동성 지원과 같은 기능을 갖춘 안전한 양방향 통신 프로토콜을 정의합니다. LoRaWAN 네트워크는 종단 장치를 인터넷에 연결하기 위한 게이트웨이가 필요하며, 각 장치는 LoRa 칩셋에 대한 소액의 수수료를 부담합니다.

LoRaWAN은 저전력, 장거리, 지역화 서비스 및 보안 통신과 같은 핵심 IoT 요구 사항을 충족하는 동시에 IoT "사물"을 지역, 국가 또는 글로벌 네트워크에 쉽게 연결할 수 있는 방법을 제공하는 것을 목표로 합니다.

NB-IoT란?

NB-IoT(협대역 IoT)는 IoT 기기의 저전력 광역 네트워크 연결을 지원하기 위해 3GPP에서 개발한 셀룰러 표준입니다. 고정형 IoT 센서 및 계측기에 넓은 커버리지와 향상된 실내 투과율을 제공하도록 최적화되었습니다.

비면허 LoRaWAN 프로토콜과 달리 NB-IoT는 이동통신 사업자가 소유한 허가된 셀룰러 주파수 대역에서 작동합니다. 이러한 허가된 방식은 비면허 LPWAN 기술에 비해 장기적으로 비용이 더 많이 들지만, 더욱 안정적이고 상호 운용 가능한 사용자 경험을 제공하는 것을 목표로 합니다.

NB-IoT는 3GPP 릴리스 13에서 표준화를 완료했으며, LoRaWAN과 같은 게이트웨이 없이도 인밴드, 가드밴드 또는 독립형 모드로 구축할 수 있습니다. NB-IoT 장치는 셀룰러 기지국에 직접 연결됩니다.

GSMA 인텔리전스에 따르면, 83%의 기업이 IoT에 필수적인 요소로 eSIM(임베디드 SIM)을 채택하는 추세가 NB-IoT에 확산되고 있습니다. eSIM을 사용하면 간소화된 글로벌 연결을 위해 "빈" SIM 지원 IoT 기기를 프로비저닝할 수 있습니다.

LoRaWAN 대 NB-IoT: 기능별 비교

LoRa와 NB-IoT는 뛰어난 배터리 수명, 넓은 커버리지, 비용 효율성 등 여러 가지 공통적인 특징을 갖춘 선도적인 LPWA 프로토콜로 자리매김했습니다. NB-IoT와 LoRa 표준은 눈에 띄는 유사성에도 불구하고 상당한 차이점을 보입니다.

범위 및 적용 범위

LoRaWAN은 게이트웨이를 활용하여 게이트웨이당 반경 5~15km의 장거리 커버리지를 제공하므로 농촌/외딴 지역 및 모바일 자산 추적에 적합합니다. 지리적 위치는 GPS 기반이 아닙니다.

NB-IoT는 기지국당 반경 2~3km의 셀룰러 네트워크 아키텍처 내에서 작동합니다. 광역 커버리지를 위해서는 고밀도 셀 배치가 필요하지만, 기존 4G 인프라가 있는 실내/도심 지역에서 더 나은 성능을 발휘합니다. NB-IoT는 위치 정보 서비스를 위해 GPS를 사용합니다.

대역폭 및 데이터 전송 속도

NB-IoT는 LTE에서 180kHz 대역폭(4G에서는 더 높음)과 고급 설계 덕분에 최대 200kbps의 데이터 속도를 제공하는 등 확실한 우위를 점하고 있습니다. 반면 LoRaWAN은 125, 250, 500kHz 대역폭과 최대 50kbps의 속도로 제한됩니다. NB-IoT의 허가된 주파수 대역과 강력한 MAC 계층은 잡음 및 간섭으로부터 더욱 효과적으로 보호합니다.

숨어 있음

LoRaWAN은 IoT 기기의 배터리 수명 연장을 우선시하지만, 높은 지연 시간이 단점으로 작용합니다. 반면, 셀룰러 기술인 NB-IoT는 네트워크에 자주 "체크인"하여 지연 시간을 단축합니다. 따라서 NB-IoT는 더욱 빠른 통신 응답성이 필요한 IoT 사용 사례에 더 적합한 선택입니다.

네트워크 토폴로지

LoRaWAN은 단말 장치가 게이트웨이와 직접 통신하고, 게이트웨이는 데이터를 중앙 네트워크 서버로 중계하는 스타 오브 스타(Star-of-Stars) 토폴로지를 사용합니다. 이와 대조적으로 NB-IoT는 기존 셀룰러 인프라의 메시 네트워크 아키텍처를 활용하여 기기가 기지국에 직접 연결되는 셀룰러 네트워크 토폴로지를 따릅니다. 기본적인 네트워크 아키텍처는 유사하지만, 주요 차이점은 LoRaWAN이 게이트웨이를 중개자로 사용하는 반면, NB-IoT는 기기와 기지국을 직접 연결하는 모델입니다.

비용 및 서비스 품질(QoS)

비면허 ISM 대역에서 작동하는 LoRaWAN은 구축 비용과 기기 비용이 저렴합니다. 면허 셀룰러 대역에서 작동하는 NB-IoT는 스펙트럼 효율성을 위해 통신사에게 상당한 라이선스 요금을 요구합니다. 이러한 특권적인 접근 방식은 우수한 품질과 보안을 보장하지만, IoT 지원을 위한 LTE 인프라 확장에 막대한 비용이 소요됩니다. LoRaWAN은 저렴한 가격으로 지역화된 저전력 구축을 지원하는 반면, NB-IoT는 원활한 안정성과 커버리지를 제공합니다. 이는 셀룰러 사업자의 독점적인 도메인을 통해 제공되는 프리미엄 서비스입니다.

배포 상태

2024년 기준, LoRaWAN은 170개국 181개 이상의 사업자를 보유한 글로벌 네트워크입니다. GSMANB-IoT는 아시아와 유럽을 중심으로 124개국에 64개 사업자가 구축되면서 지역별 영향력이 더욱 확대되었습니다. LoRaWAN은 2022년 칩셋 출하량에서 65.9만 대를 기록하며 선두를 달렸고, NB-IoT는 22.4만 대를 차지했으며, 전체 출하량은 XNUMX년 대비 XNUMX년 XNUMX만 대 증가할 것으로 예상됩니다. 20%당n2027년까지 숫자.

LoRaWAN과 NB-IoT 비교표

아래 비교 차트는 다양한 매개변수 측면에서 LoRaWAN과 NB-IoT의 주요 차이점을 강조합니다.

LoRaWAN과 NB-IoT의 장단점

LoRaWAN과 NB-IoT는 저전력 광역 네트워크 기술이라는 점에서 유사점을 공유하지만, 몇 가지 주요 측면에서 상당한 차이점을 보입니다. LoRaWAN과 협대역 IoT의 주요 장단점을 살펴보겠습니다.

LoRaWAN의 장점:

– 비교할 수 없는 장거리 성능(최대 15km)

– 매우 낮은 전력 소모, 10년 이상의 배터리 수명

– 개인 및 지역화된 네트워크 구축

– 비용 절감

– 개방형 표준 및 상호 운용성

LoRaWAN의 단점:

– 낮은 데이터 전송 속도로 인해 고대역폭 애플리케이션에 적합하지 않음

– 제한된 서비스 품질 및 우선 순위 관리

– 고밀도 배치에서의 잠재적 간섭

– 전용 게이트웨이 인프라가 필요합니다.

NB-IoT의 장점:

– LoRaWAN에 비해 더 높은 데이터 전송 속도

– 광범위한 적용 범위를 위해 기존 셀룰러 인프라를 활용합니다.

– 향상된 서비스 품질 및 우선 순위 관리

– 셀룰러급 보안 및 안정성

NB-IoT의 단점:

– 더 높은 배포 및 운영 비용

– 셀룰러 운영자 및 인프라에 대한 의존성

– 범위가 짧고 실내 침투가 제한적임

– LoRaWAN에 비해 전력 소모가 더 높음

NB-IoT와 LoRaWAN의 다양한 사용 사례

로라 완 장거리 통신, 깊은 실내 침투, 그리고 초저전력 소비가 필요한 애플리케이션에 적합합니다. 일반적인 사용 사례는 다음과 같습니다.

• 스마트 농업 및 정밀 농업(토양, 가축 추적, 미기후)
• 스마트 유틸리티(물, 난방, 가스, 전기)
• 스마트 빌딩(실내 공기 질, 점유율, 측정, 누출 감지)
• 스마트 시티(주차, 가로등, 폐기물 관리, 소음 수준, 신호등, 차량 관리)
• 스마트 산업(산업 장비 상태 모니터링, 에너지 절약)

NB-IoT반면, 는 더 높은 데이터 전송 속도, 향상된 서비스 품질, 그리고 더 넓은 커버리지를 요구하는 애플리케이션에 더 적합합니다. 잠재적인 사용 사례는 다음과 같습니다.

• 실시간 데이터 전송을 통한 스마트 유틸리티 모니터링(전기, 가스, 수도)
• 스마트 헬스케어(환자 모니터링, 원격진료 서비스)
• 스마트 제조 및 산업용 IoT(예측 유지 관리, 자산 추적, 프로세스 최적화)
• 스마트 시티(교통 관리, 대중교통, 환경 모니터링)
• 스마트 리테일(재고 관리, 자산 추적, 공급망 가시성)
• 스마트 농업(정밀 농업, 축산, 관개)
• 스마트 물류(배송 추적, 콜드체인 모니터링, 차량 관리)

LoRaWAN 대 NB-IoT: IoT 연결에 더 나은 것은 무엇일까요?

LoRaWAN과 NB-IoT를 단순히 보완재 또는 경쟁재로 분류하는 것은 지나치게 단순화된 접근입니다. 두 기술의 사용 사례는 특정 영역에서 겹칠 수 있지만, 각 기술은 각자의 강점에 따라 서로 다른 시나리오에 더 적합합니다.

LoRaWAN은 셀룰러 커버리지가 없는 농촌이나 외딴 지역에서 빛을 발합니다. 장거리, 비면허 주파수, 낮은 전력 소모량, 그리고 비용 효율적인 개인용 구축이 주요 장점입니다. 하지만 도시에서도 LoRaWAN은 충분히 활용 가능합니다. 스마트 유틸리티, 빌딩, 산업용 IoT 등 다양한 분야에 활용될 수 있습니다. GPS가 없는 위치 정보 기능은 공급망 및 운송 추적과 같이 배터리 소모가 많은 모바일 사용 사례에도 매우 유용합니다.

반면, NB-IoT는 기존 4G/LTE 인프라를 활용하여 실시간 미션 크리티컬 IoT 애플리케이션에 이상적인 안정적이고 높은 대역폭의 연결을 제공합니다. 따라서 스마트 시티, 커넥티드 카, 산업용 활용 사례, 특히 도시 지역에서의 활용에 적합합니다. 그러나 높은 구축 비용과 전력 소모가 큰 GPS 의존성은 셀룰러 커버리지가 없는 농촌 지역에서는 제약이 될 수 있습니다.

선택은 커버리지, 대역폭, 전력 제약, 이동성, 비용 등의 요구 사항에 따라 달라집니다. 둘 중 하나만 선택하는 것이 아니라, 강점을 기반으로 두 가지를 전략적으로 구축하면 다양한 사용 사례에서 강력한 IoT 생태계를 구축할 수 있습니다.

Sigfox는 어때요?

Sigfox는 IoT 연결 시장을 장악하기 위해 LoRaWAN과 NB-IoT와 경쟁하는 또 다른 주요 LPWAN 업체입니다. Sigfox는 비면허 대역에서 초협대역 기술을 사용합니다. 가장 큰 장점은 무엇일까요? 소량의 데이터 버스트를 간헐적으로 전송해야 하는 애플리케이션에 이상적인 간단하고 저전력, 저비용 옵션입니다. 현재 도입률은 LoRa와 NB-IoT에 뒤처져 있지만, Sigfox는 이미 70개국 이상으로 확산되었습니다. 안정적인 글로벌 커버리지가 필요한 물류 및 공급망 추적에 적합합니다. Sigfox의 강점은 간편한 설치, 수년간 지속되는 배터리 수명을 위한 뛰어난 전력 효율, 그리고 저렴한 가격입니다. Sigfox는 거의 모든 위치에 소량의 데이터 패킷을 전송할 수 있는데, 이는 더 높은 데이터 전송 속도를 가진 LPWAN 경쟁사에는 없는 기능입니다.

LoRaWAN 및 NB-IoT에 대한 FAQ

Q1: LoRaWAN과 NB-IoT 기기는 서로 통신할 수 있나요?

아니요, LoRaWAN과 NB-IoT는 별개의 기술이므로 서로 직접 통신할 수 없습니다. 하지만 두 프로토콜 간 변환이 가능한 공통 플랫폼이나 게이트웨이를 통해 통합할 수 있습니다.

Q2: LoRaWAN과 NB-IoT 중 어느 기술이 더 안전한가요?

두 기술 모두 강력한 보안 메커니즘을 사용하지만, 셀룰러 생태계의 일부인 NB-IoT는 일반적으로 향상된 보안 기능과 셀룰러 수준 암호화를 제공합니다.

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