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VOL.80 · March 10 · 2017 · Korean

Special Issue  ______  협대역 사물인터넷(NB-IoT) 단말 개발
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‘연결’이 힘이다. 새로운 협대역 사물인터넷 시대

넓은 공간의 수많은 기기를 연결하는 NB-IoT의 힘

사물인터넷(IoT)은 우리 주변의 모든 사물을 연결해 지능화, 자동화함으로써 더 편리한 서비스를 만들고 있다. 많은 기업에서는 IoT를 접목한 제품을 앞 다투어 선보이고 있다. 현재 시중에 제공되고 있는 IoT 기술은 초기 단계로, 대부분 와이파이 또는 유선을 통해 인터넷을 사용하기 때문에 한정된 공간에서만 서비스가 가능하고 이동에도 제약이 생긴다. 이를 해결하기 위해 먼 외곽지역에서도 서비스가 가능하고, 전력 소비가 적은 LTE 네트워크를 활용하는 방안이 있다. 바로 ‘NB-IoT(Narrow Band Internet of Things)’ 즉, ‘협대역 사물인터넷(NB-IoT)’이다.
ETRI가 LTE 주파수 대역을 이용하는 3GPP Rel-13 표준기반 ‘협대역 사물인터넷(NB-IoT)’ 핵심 기술인 NB-IoT 기술 국제표준 기반 단말 국산화 개발에 성공했다. ‘협대역 사물인터넷(NB-IoT)’은 IoT에서 필수로 요구되는 저전력·장거리 무선통신이 가능하다. 이로써 IoT 세상의 핵심인 넓은 공간의 수많은 기기를 장시간 안정적으로 연결하는 것이 가능해졌다.

더 편리한 생활을 만드는 기술의 힘

NB-IoT의 장점은 저전력·광역화(LPWA:Low Power Wide Area)가 가능하다는 점이다. NB-IoT는 주파수 대역폭이 200kHz로 LTE 보다 좁다. 대역폭이 좁은 만큼 전송 속도는 낮지만 전력소모량은 적다. 배터리 수명은 10년 이상이고, 가격도 저렴하다.
또한 기지국 통신 반경을 키워 1㎢내 5만대 이상의 단말을 지원해 보다 많은 사용자가 기기를 수용할 수 있다는 점에서 기존 IoT 방식과 차별화된다.
아울러 LTE보다 100배 낮은 신호세기에서도 통신이 가능하다. 휴대폰 기지국 커버리지를 그대로 쓰면 되기 때문에 설치비용이 절약되며, 기존 LTE 기지국에 소프트웨어(SW)를 업그레이드 하거나, 별도의 전용 기지국을 설치해 서비스 할 수 있다.
ETRI는 NB-IoT 모듈을 탑재한 단말 시제품을 공개하고, 차량 토탈 케어 서비스와 스마트 주차 서비스를 시연해 다양한 사물인터넷 서비스가 가능한 것을 선보였다. ETRI가 시연한 차량 토탈 케어 서비스는 문 열림 감지 센서를 통해 차량 침입이 감지되면 즉시 사용자와 보안센터에 통보하여 신속하게 대응할 수 있는 보안 서비스이다. 스마트 주차 서비스는 차량 감지 센서를 통해 실시간으로 주차 공간 정보를 제공하고, 주차장 복귀 시 사용자에게 주차 위치 정보를 제공함으로써 차량 위치를 쉽게 파악할 수 있게 하는 편익 서비스이다.
ETRI의 NB-IoT 단말 시제품은 산업 영역 전반에 걸쳐 다양한 IoT 서비스를 손쉽게 구현할 수 있는 환경을 제공할 수 있어, 중소기업이 IoT 서비스 구현과 검증을 용이하게 함으로써 단기간 내 상품화를 가능하게 한다.

중소기업의 경쟁력을 높이고 세계 시장을 사로잡다

ETRI는 주관 연구기관으로서 NB-IoT 시스템 설계와 개발을 담당했다. 공동연구기관인 (주)네스랩은 단말 모뎀과 프로토콜을 개발했고, (주)네스원은 디바이스 개발, (주)파이칩스는 무선주파수칩(RFIC) 개발을 진행했다. KT는 개방형 IoT 서비스 플랫폼과 NB-IoT 기술 요구사항을 제시했다.
공동 연구진은 내년에 NB-IoT 기술을 상용화할 계획이다. 상용화가 되면 연기를 감지하는 화재용 센서, 침입 감지 보안용 센서, 환자 검진 모니터링, 전력미터기 등, 원격검침 등에 널리 쓰일 것으로 전망된다.
이번에 ETRI 연구진이 중소기업과 공동으로 만든 단말 모뎀은 금년 5월중 2.97mm x 2.9mm 크기의 칩으로 만들고 각종 기기에 센서를 붙여 디바이스화 한다는 계획이다. 이에 따라 향후 센싱 정보는 기지국을 거쳐 서비스 센터로 가게 되고 응급 상황 발생 시 사용자 휴대폰 ‘앱’ 또는 119 등에 알리는 역할을 하게 된다. 또한 NB-IoT 단말기 시험을 위한 전용기지국도 올 하반기에 개발을 완료할 예정이다. 향후 사물인터넷 시장의 대부분을 차지할 셀룰러 기반의 저전력 NB-IoT 단말기와 NB-IoT 전용 기지국 개발로 국내 중소기업 성장 동력이 될 것으로 기대한다.
현재 전 세계적으로 NB-IoT 기술은 5G통신 기술 선점을 위해 세계 각국의 경쟁이 심화되고 있는 상황에서 ETRI의 NB-IoT 단말 개발은 국내 시장 보호뿐만 아니라 중소기업 경쟁력 강화에 큰 의미가 있다.
ETRI는 향후 종소기업과의 협력을 통해 단말 칩 국산화를 추진하고, 이동통신사업자와 함께 다양한 서비스를 조기 발굴해 국내 IoT 산업 생태계를 활성화할 예정이다.

용어설명

NB-IoT란?

이동통신망을 통해 저전력 광역(LPWA:Low Power Wide Area) 통신을 지원하는 협대역 사물 인터넷 표준. GSM(Global System for Mobile Communication) 또는 LTE(Long Term Evolution) 망에서 좁은 대역을 이용하여 수백 kbps 이하 데이터 전송 속도와 10km 이상 광역 서비스를 지원한다. 따라서 수도 검침, 위치 추적용 기기 등과 같이 원거리에 있고 전력 소비가 낮은 사물 간 통신에 적합하다.

Mini Interview

ETRI 정현규 5G기가서비스연구부문장

협대역 사물인터넷(NB-IoT) 단말 기술은 산업 전반에 걸쳐 IoT 서비스 활성화에 필요한 혁신적인 기술이 되리라 기대합니다. 향후 단말과 기지국의 활용도를 높이고 다양한 IoT 서비스 제공을 위해 중소기업과 지속적으로 협력해 상용화를 위해 노력할 계획입니다.

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