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5G와 LoRaWAN

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자료제공/애로우 일렉트로닉스

IoT 데이터 전송을 위한 5G와 LoRa 기술

사물 인터넷인 IoT의 기본 개념은 ‘사물 X’가 성능 및/또는 주변 환경을 측정하고 이 데이터를 인터넷 게이트웨이 Y로 전송하는 것입니다. 이 개념은 조건 기반 모니터링, 예측 유지 관리 기술 및 환경 모니터링에 적합합니다. 이 데이터는 어떻게 X 지점에서 Y 지점으로 전달됩니까?

WiFi는 제한된 전송 범위에 적합할 수 있지만, 더 먼 거리의 경우 5G 셀룰러 연결 또는 LoRa 기술인 LoRaWAN(장거리 광역 네트워크) 프로토콜을 사용할 수 있습니다. 둘 다 장단점이 있으며, 어떤 것을 사용할지는 여러 요인에 따라 달라집니다. 이 기사에서는 LoRa와 5G 셀룰러 연결 중 하나를 선택할 때 고려해야 할 몇 가지 측면에 대해 설명합니다.

데이터 정격(대규모 5G 이점)

IoT ‘사물’에서 높은 데이터 정격이 필요하다면 경쟁이 필요하지 않습니다. 5G가 손쉽게 승리합니다. 전송 속도는 일반적으로 초당 수십 메가비트이며 적절한 조건에서 기가비트 범위에 도달할 수 있습니다. LoRa 전송 속도는 이론적으로 초당 20킬로비트 범위까지 가능하지만, 일반적으로 훨씬 느리고 데이터는 단시간에 전송됩니다. LoRaWan은 한 번에 한 방향으로 전송하며, 엔드포인트에서 IoT 게이트웨이로의 업링크 전송에 우선 순위를 부여합니다. 따라서 오디오 또는 비디오 통신이나 지속적인 데이터 스트림이 필요한 경우, 일반적으로 LoRa보다 5G가 훨씬 더 나은 옵션입니다.

대기 시간(5G 이점)

데이터 정격과 마찬가지로, 일반적으로 5G는 응답성 면에서 유리합니다. 반송파 및 조건에 따라 5G 대기 시간은 10밀리초 범위일 수 있습니다. 유선 이더넷 연결이나 WiFi보다 높지만 여전히 양호한 편이며, 이러한 지연은 대부분의 애플리케이션에서 대부분 눈에 띄지 않습니다.

LoRaWAN은 일반적으로 대부분의 시간 동안 단말 장치가 절전 모드로 전환되고 메시지를 보내고 받기 위해 간헐적으로 절전 모드를 해제하는 방식으로 구현됩니다. 즉, 몇 분에 한 번 또는 그 이하의 LoRaWAN 노드에서만 업데이트를 받거나 메시지를 보낼 수 있습니다. LoRaWAN은 엔드 노드가 지속적으로 메시지를 수신하는 Class C로 구현될 수 있습니다. 단, 이는 배터리 수명에 유해하며 일시적으로 사용되는 경우가 많습니다.

즉각적인 데이터 전송이 필요한 경우, LoRaWAN이 최선의 선택은 아닙니다. 온도, 수위와 같이 천천히 변화하는 통계를 알아야 하거나 ‘심장 박동’ 신호로 장치를 체크인했거나 시간에 민감하지 않은 상태 기반의 모니터링 통계의 경우에도 매우 잘 작동합니다.

 

자본 비용 및 지속적인 비용(LoRaWAN 이점)

LoRa는 라이선스가 없는 파장(미국에서는 902~928MHz)에서 작동하므로 지속적인 요금 청구 없이 누구나 사용할 수 있습니다. 셀룰러 모뎀에는 본질적으로 통신사 인프라가 필수이므로, 유료 구독이 필요합니다. Hologram과 Adafruit와 같은 회사는 셀 네트워크에서 프로젝트를 진행할 수 있는 합리적인 가격의 옵션을 제공하지만, 결국 서비스는 지속적인 비용입니다.

셀룰러 연결이 지원되는 곳에서는 구현하기 쉽습니다. The Things Network와 같은 기업을 통해 LoRaWAN 네트워크를 설정할 수 있으나, LoRaWAN 네트워크를 시작하기 위해 이해하고 구현해야 할 여러 개념이 있습니다. 셀룰러 제공업체는 유료로 사용할 수 있는 기존 인프라를 제공합니다. 서비스 요금 측면에서 더 비싸지만, 셀룰러 제공업체를 사용하면 초기 설정과 지속적인 유지 관리 작업이 절약될 경우 이러한 비용 감소를 고려해야 합니다.

배터리 수명 및 전력 사용량(LoRaWAN 이점)

5G 셀 장치와 LoRaWAN 송신기 둘 다 필요에 따라 절전 모드로 전환하며, 데이터를 전송할 때만 절전 모드를 해제합니다. 단, LoRaWAN은 실제 전력 출력과 관련하여 전송 범위를 최대화하기 위해 매우 효율적으로 신호를 보낼 수 있습니다. LoRaWAN 신호는 짧게 설계되었으며, RF 공간과 배터리 수명을 보존하기 위해 게이트웨이의 승인 신호를 사용하지 않을 수도 있습니다. 중요 신호가 손실되어 반복되지 않을 수 있다는 점이 단점으로, 5G 또는 LoRaWAN 인프라 중 하나를 선택할 때 고려해야 하는 절충안입니다.

범위(5G 이점 - 일반적)

셀룰러 기술의 광범위한 구현을 고려해 보면, 많은 상황에서 5G 장비의 범위는 무한합니다. 단, LoRaWAN은 이론적으로 850km의 여유 공간에서 데이터를 전송할 수 있으며 이상적인 조건에서 지상 200km 넘게 테스트되었습니다. LoRaWAN 범위, 특히 실내 범위는 훨씬 짧습니다.

한편, 5G 기술을 사용할 수 있는 게이트웨이를 전략적으로 배치하여 LoRaWAN 적용 범위를 최적화할 수 있습니다. LoRaWAN과 메시 네트워킹(노드에서 노드로 신호를 보내는 것)을 사용하여 신호 범위를 확장할 수 있으며, 셀 적용 범위가 불규칙하거나 존재하지 않는 영역도 분명히 있습니다. 여기서 5G는 승자이지만, 예외는 있을 수 있습니다.

5G 및 LoRa의 사용 시기

요약하면, 상당한 데이터 처리량이 필요하고 배터리 수명이 문제가 되지 않는 경우, 5G가 귀하의 애플리케이션에 가장 적합한 선택일 것입니다. 몇 가지 정보를 사용하여 체크인하기 위해 한 번에 여러 날, 몇 달 또는 몇 년 동안 현장에 있어야 하는 장치에는 LoRaWAN이 더 나은 솔루션이 될 수 있습니다. 

leekh@seminet.co.kr
(끝)
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