협대역 IoT: NB-IoT에 대해 알아야 할 모든 것

증기기관에서 공장 생산라인까지, 산업 혁명의 첫 번째 물결은 인류 문명을 근본적으로 재편했습니다.. 오늘, 우리는 시대를 정의하는 다음 변화의 정점에 서 있습니다 – 사물인터넷의 등장 (IoT). 하나, IoT 혁명이 진정으로 자리잡기 위해서는, 신뢰할 수 있는 연결 패브릭이 필요합니다 – 광범위하게 제공할 수 있는 것, 예상되는 수십억 개의 센서와 엔드포인트에 대한 안정적인 적용 범위. 협대역 IoT가 바로 여기에 있습니다. (NB-IoT) 프레임에 들어갑니다.

그렇다면 NB-IoT는 정확히 무엇일까요?, 이 협대역 셀룰러 표준은 어떤 고유한 기능을 제공합니까?? 그리고 기존 IoT 연결 옵션과 어떤 관련이 있습니까?? 뛰어들어보자.

협대역 IoT란??

협대역 사물 인터넷 (NB-IoT) 다양한 새로운 셀룰러 연결 IoT 장치 및 서비스를 지원하기 위해 3GPP에서 표준화한 LPWAN 프로토콜입니다..

IoT에 최적화된 전용 무선 경로를 제공합니다.. 이름에서 알 수 있듯이, 협대역 IoT는 매우 좁은 대역폭을 사용합니다., 장치의 배터리 수명을 최대화하는 동시에 뛰어난 확장 범위를 허용합니다. – NB-IoT 장치는 다음을 달성할 수 있습니다. 10 수년간의 배터리 수명.

4G LTE 대역 등 허가대역 활용, NB-IoT는 IoT 연결 전용으로 최적화합니다.. 새로운 스펙트럼 할당을 요구하는 대신 NB-IoT 사용을 위해 기존 셀룰러 대역을 재파밍합니다., 이 기술은 모바일 네트워크 사업자가 신속하게 배포할 수 있습니다..

탁월한 적용 범위 확장 및 최고의 에너지 효율성, NB-IoT는 최소한의 유지 관리 비용으로 풍부한 데이터를 제공할 수 있도록 다양한 새로운 IoT 장치를 지원합니다., IoT의 대량 채택을 가로막는 두 가지 주요 장벽 극복. 빠른 글로벌 배포가 이미 진행 중입니다., 특히 아시아에서는, 유럽과 북미.

협대역-IoT 아키텍처 및 작동 방식

NB-IoT는 표준화되었습니다. 2016 에 의해 3출시 중인 GPP 13 이동통신사가 소유한 허가된 스펙트럼 대역 내에서 작동하기 위해. NB-IoT 장치와 네트워크 간의 통신은 지정된 200kHz의 협대역 내에서 발생합니다., 표준 셀룰러 연결에 사용되는 훨씬 더 넓은 대역에 비해.

NB-IoT 아키텍처는 최종 장치로 구성됩니다. (센서), 기지국 또는 액세스 포인트, 핵심 네트워크 및 애플리케이션 서버/플랫폼. 게이트웨이와 같은 선택적 구성 요소는 직접 액세스가 불가능할 때 건물 내부 또는 지하 노드를 연결하는 데 활용될 수 있습니다..

NB-IoT에는 다양한 인프라 전반에 걸쳐 적용 범위를 극대화하기 위한 세 가지 배포 모드가 있습니다.:

1. 대역 내 – 일반 LTE 반송파 내 자원블록 활용
2. 가드 밴드 – 일반 LTE 반송파 내 미사용 자원블록 활용
3. 독립형 – 전용 스펙트럼에서 독립형 캐리어를 활용합니다.
4. 

기존 셀룰러 인프라 및 스펙트럼을 활용하여, NB-IoT는 전 세계 주요 하드웨어 및 칩셋 공급업체가 지원하는 효율적인 IoT 솔루션을 제공합니다.. 2G와 같은 다른 셀룰러 기술과 공존할 수 있습니다., 3지, 4지, 유연한 구축 모델을 통한 LTE-M 및 5G.

NB-IoT의 장점과 한계는 무엇입니까?

협대역 IoT는 엄청난 연결 기능을 제공하지만 일부 기술적 제약도 따릅니다.. 장점과 현재 단점을 모두 이해하면 기대치를 적절하게 설정하고 NB-IoT가 애플리케이션에 가장 적합한 시기를 정보에 기반한 결정을 내릴 수 있습니다..

협대역 IoT의 이점

• 저전력 소비– PSM 및 eDRX와 같은 비활성 전송 기간의 작은 전송 대역폭과 절전 기능을 통해 초저전력이 달성됩니다.. 이는 더 긴 배터리 수명을 지원합니다., 전력 액세스가 제한된 원격 장치에 필수적입니다..
• 향상된 적용 범위 및 범위– 협대역 신호 및 패킷 재전송 사용, NB-IoT는 실내 및 지하에서 안정적인 연결을 달성합니다.. 그 범위는 도시에서 ~1km에 이릅니다., ~10km 시골 – 원격 장치에 이상적.
• 엄청난 수의 연결– NB-IoT 기지국은 다음을 지원할 수 있습니다. 50,000 전송 및 절전 창의 효율적인 예약을 통해 동시에 장치. 이러한 확장성은 대규모 배포를 지원합니다. – 인프라 전반의 대규모 IoT 네트워크에 필수적.
• 낮은 장치 및 배포 비용– 필수 연결만으로 장치 복잡성을 최소화함으로써, NB-IoT 하드웨어 비용은 4G/5G 모뎀보다 훨씬 저렴합니다.. 소규모 데이터 요금제도 비용이 저렴합니다.. 게이트웨이가 필요하지 않으며 기존 대역을 활용합니다., 전용 LPWAN 네트워크를 구축하는 것보다 배포 비용이 훨씬 저렴합니다..

협대역 IoT의 한계

• 낮은 데이터 전송– NB-IoT는 LTE-M보다 대역폭과 속도가 낮습니다., 높은 데이터 전송 능력 부족. 대용량 처리량이 요구되는 음성/영상 애플리케이션은 지원할 수 없습니다..
• 더 높은 대기 시간– 4G와 5G 비교, NB-IoT는 전송 및 수신되는 데이터 패킷 사이에 더 많은 지연이 발생합니다.. 실시간이 필요한 사용 사례에는 적합하지 않습니다., 저지연 통신.
• 제한된 장치 이동성– 낮은 대역폭과 느린 업링크/다운링크 속도, NB-IoT는 고정식 또는 이동성이 매우 낮은 장치에 가장 적합합니다.. 4G-LTE, 5G 등 네트워크 셀 간 빠른 핸드오버는 효율적으로 지원되지 않습니다..
• 더 적은 글로벌 적용 범위– NB-IoT 배포는 여전히 전 세계적으로 많은 지역에서 증가하고 있습니다.. 현재 모바일 제한보다 NB-IoT 네트워크에 대한 로밍 계약이 적어 전 세계적으로 원활하게 적용 가능.

NB-IoT는 안전한가요, 아니면 해킹될 수 있나요?

NB-IoT는 LTE 네트워크용으로 3GPP에서 정의한 검증된 보안 프레임워크를 활용합니다.. 여기에는 장치와 네트워크 간의 상호 인증이 포함됩니다., 세션 키를 통한 데이터의 무선 암호화, 서명된 펌웨어 업데이트. 변조 방지 및 이상 탐지와 같은 추가 장치 수준 전략으로 보안을 더욱 강화합니다..

3GPP 표준 준수의 또 다른 이점은 NB-IoT가 셀룰러 네트워크에서 사용되는 현재 보안 프로토콜과 향후 추가될 새로운 기능을 모두 지원한다는 것입니다..

변조나 해킹으로부터 완전히 면역되는 기술은 없지만, NB-IoT는 IoT 에지 장치까지 확장되는 다양한 사이버 위협으로부터 보호하기 위해 현재 모바일 네트워크와 동등한 강력하고 표준화된 보안 조치를 제공합니다..

NB-IoT의 주요 사용 사례 및 애플리케이션

긴 배터리 수명으로, 광범위한 범위, 작은 데이터 패킷 전송, 그리고 강력한 보안 – NB-IoT는 센서 연결에 이상적인 기술입니다., 모니터, 인프라 시스템 전반의 액추에이터와:

스마트 미터링

가스의 실시간 원격 판독, 수동 점검이 필요 없는 전기, 물 사용량. 통찰력을 통해 더 나은 에너지 보존 및 누출 감지 가능. NB-IoT의 저전력 및 향상된 범위는 까다로운 위치에도 적합합니다..

스마트 시티

공기/수질용 환경 센서, 사운드 모니터링, 쓰레기통 넘침, 주차 공간 추적, 인프라 모니터링, 주변 조건과 사람들의 흐름에 따라 조정되는 스마트 조명.

환경 모니터링

농장, 강하, 황야, 보호된 보전 지역의 상태를 모니터링할 수 있습니다., 장비 운영, 침입 등. 광범위한 전력이나 통신 인프라 없이.

스마트 농업

저렴한 수분 센서, 장비 모니터, NB-IoT를 통해 연결된 토양 영양 시험기는 더 나은 가시성을 제공하여 관수를 최적화합니다., 비료, 작물을 추적하고.

자산 추적 및 관리

저렴한 배터리 구동식 NB-IoT 태그는 차량의 위치와 상태를 모니터링합니다., 중장비, 반환 가능한 운송 품목 (팔레트, 컨테이너), 원격 자산 인프라.

스마트 홈

센서는 룸 점유율을 모니터링합니다., 온도, 습기, 소음, 컨트롤러가 HVAC를 조정하는 동안 조도, 조명, 조건과 사용 패턴에 따라 자동으로 가전제품을 찾아 편안함을 향상시킵니다., 안전과 에너지 효율성.

스마트 헬스 케어

NB-IoT의 저전력 요구 사항과 광역 연결성은 치료 중 원격 모니터링을 통해 환자 치료를 개선하는 데 이상적입니다.. NB-IoT를 기반으로 한 낙상 위치 시스템을 통해 위험에 처한 환자가 스스로 서거나 이동하려고 하면 조기 알림이 가능합니다.. 의료진에게 알림을 보내 환자를 즉시 ​​지원하도록 할 수 있습니다..

애플리케이션은 운송에서 거의 모든 산업으로 확장됩니다., 에너지에, 교육, 소매점, 다른 것들 중에서. 낮은 대역폭 데이터 전송을 위해 장기간 연결이 필요한 거의 모든 것이 NB-IoT에 적합할 가능성이 있습니다..

NB-IoT와 다른 LPWAN 비교

NB-IoT와 LTE-M

NB-IoT와 LTE-M은 모두 3GPP에서 IoT용으로 표준화한 셀룰러 LPWAN 기술입니다.. 하나, LTE-M은 1.4MHz의 더 높은 대역폭과 최대 1Mbps의 더 빠른 피크 데이터 속도를 지원합니다.. LTE-M은 NB-IoT와 달리 완전한 이동성과 음성 지원도 가능합니다.. 그러나 단점은 PSM 및 eDRX와 같은 최적화에도 불구하고 LTE-M이 더 많은 전력을 소비한다는 것입니다..

사무용 겉옷, LTE-M은 더 높은 대역폭이 필요한 지연 시간에 민감한 애플리케이션에 적합합니다., NB-IoT는 시간에 중요하지 않은 소량의 데이터를 전송하는 정적이거나 느리게 움직이는 장치에 이상적입니다.. LTE-M은 특허 보유자에게 로열티를 지불해야 합니다., 하지만 NB-IoT는 기존 셀룰러 스펙트럼을 활용하여 게이트웨이 비용을 방지합니다.. 표준은 다양한 IoT 사용 사례를 보완합니다. – 강력한 통신을 위한 LTE-M과 초절전을 위한 NB-IoT.

NB-IoT 대 로라

주요 차이점은 NB-IoT가 4G LTE와 같은 허가된 셀룰러 스펙트럼에서 작동한다는 것입니다., LoRa는 ISM 대역에서 비면허 스펙트럼을 사용합니다.. 이는 NB-IoT가 셀룰러 네트워크의 보안과 신뢰성의 이점을 누릴 수 있음을 의미합니다., LoRa는 누구나 자신의 LoRa 네트워크를 구축할 수 있으므로 더 많은 유연성을 제공합니다..

NB-IoT는 LoRa보다 대기 시간이 짧고 처리량이 높습니다.. 하나, LoRa는 더 긴 범위를 가지고 있습니다, 낮은 전력 소비, 모듈 비용 절감. LoRaWAN은 전력 소비 최소화를 우선시합니다., 최대 달성 15+ 수년간의 배터리 수명.

NB-IoT 대 Sigfox

Sigfox는 ISM 무선 대역에서 비면허 스펙트럼을 사용하는 또 다른 경쟁 LPWAN 기술입니다.. 매우 적은 전력을 사용하면서 장거리 통신을 제공하기 위해 초협대역 변조를 사용합니다..

NB-IoT와 Sigfox의 주요 차이점은 NB-IoT의 대역폭이 더 크다는 것입니다., 더 높은 데이터 속도, Sigfox에 비해 대기 시간이 짧습니다.. NB-IoT는 최대 처리량을 제공할 수 있습니다. 250 지연 시간이 10초 미만인 kbps. Sigfox의 최대 처리량은 100bps이고 일반적인 대기 시간은 1~30초입니다.. 데이터 전송에는 장치로 돌아가는 반환 채널도 없습니다..

하나, Sigfox는 단순성과 글로벌 적용 범위 측면에서 몇 가지 장점을 가지고 있습니다.. Sigfox 네트워크는 배포가 더 쉽고 이미 전 세계적으로 광범위한 적용 범위를 달성했습니다.. NB-IoT 적용 범위는 셀룰러 LTE 구축에 따라 다르므로 더 제한될 수 있습니다..

NB-IoT 관련 자주 묻는 질문

Narrowband-IoT 사용 시 요금이 있나요??

예 – 데이터 요금제는 스마트폰과 마찬가지로 이동통신사에서 구매합니다.. 하나, 주어진 작은 패킷 크기, 비용은 훨씬 낮을 수 있습니다 $1 매월 기기당. 요금은 기기 수, 데이터 사용량 등의 요인에 따라 이동통신사마다 다릅니다..

NB-IoT는 에너지 효율성에 중점을 두고 있나요??

전적으로 – 10+ 1년 동안 배터리 수명을 달성할 수 있으므로 완전히 배터리로 작동되는 엔드포인트가 가능합니다.. 강화된 커버력과 결합, 이를 통해 이전에는 불가능했던 애플리케이션이 가능해졌습니다..

협대역 IoT 전송의 대기 시간은 얼마입니까??

대부분의 데이터 전송은 다음 기간 내에 완료됩니다. 1-10 초. 지연에 민감한 요구 사항의 경우 1 둘째, LTE-M이 더 적합할 것 같습니다.