지난 시간에는 LPWA의 기초 지식을 알아보았습니다. 이번 시간에는 이어서 LPWA의 활용 예시와 Murata LPWA 모듈에 대해 설명하겠습니다.
[Murata Product] 저전력 광역(LPWA) 무선 통신이란 무엇입니까? - ① Basic 편 (tistory.com)
[Murata Product] 저전력 광역(LPWA) 무선 통신이란 무엇입니까? - ① Basic 편
1. LPWA란? LPWA는 Low-Power Wide-Area의 약자로, LPWAN (저전력 광역 네트워크)이라고도 합니다. LPWA는 저전력 소비와 광역 및 장거리 통신이 특징인 무선 통신 기술입니다. 통신 데이터의 양이 적고 Wi-Fi
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1. LPWA 애플리케이션의 예
여기에서 LPWA가 실제로 활용되고 있는 애플리케이션의 몇 가지 예를 소개합니다.
LPWA를 사용하면 원격으로 감지된 데이터를 실시간으로 수집하고, 장치를 제어하고, 위치를 감지할 수 있습니다.
1.1 스마트 리빙 인프라(스마트 미터) [cellular LPWA]
스마트 리빙 인프라로서 LPWA의 전기, 가스, 수도 등의 장거리 무선 통신을 사용하여 검침 데이터를 자동으로 수집하는 스마트 미터가 보편화되고 있습니다. 스마트 미터의 설치는 운영자와 사용자 모두에게 유익합니다.
예를 들어, 사업자는 검침기가 현장을 방문하여 사용량 수치를 육안으로 확인하는 시간과 비용을 줄일 수 있으며, 사용자 측에서는 일일 사용량을 파악할 수 있습니다. 또한, LPWA에서 수집한 검침 데이터에서 누전, 가스누수, 누수 등의 불량을 사업자가 확인하면 원격제어에 의한 공급중단 등의 비상대응이 가능해져 생활환경의 안전성을 향상시킬 수 있습니다.
이 경우 LPWA가 사용되는 위치는 주로 주거지, 회사 및 기타 건물이 있는 지역입니다. 따라서 셀룰러 기지국이 풍부합니다. 즉, cellular LPWA(면허 대역)는 스마트 미터에 의한 자동 검침에 많은 경우에 사용됩니다.
1.2 주택 및 시설의 스마트화(스마트 홈 및 스마트 잠금 장치) [cellular LPWA/non-celluar LPWA]
앞선 리빙 인프라 외에도 주택, 사무실, 공장, 상업 시설 등 건물 내부도 더 스마트하게 만들어지고 있습니다.
예를 들어, 하우스 락(스마트 락)과 에어컨, 조명 장비 및 기타 다양한 가전 제품을 통합 및 제어하는, 즉 스마트 홈과 커넥티드 홈을 구현함으로써 매우 편리하고 쾌적한 생활 환경을 구축하는 것이 가능해졌습니다.
또한 공장, 사무실 및 기타 시설에서 공유 공간 및 회의실의 사용 및 잠금 상황을 집합적으로 관리할 수 있어 사용 및 잠금 상황을 관리하는 복잡성에서 벗어날 수 있습니다.
LPWA는 이러한 설비의 스마트화에 다음과 같은 이유로 고려되고 있으며 더욱 널리 사용되고 있습니다.
・제어 신호 및 감지 데이터의 크기가 작다
・셀룰러 통신 비용 등의 운영상 비용 효율성이 우수하다
・유지 보수 인력이 적음(배터리 수명이 10년 이상)
・통신사의 기지국과의 통신 연결이 안정적인 지역(많은 사람들이 거주하고 근무하는 지역)에서는 cellular LPWA를 선택할 수 있으며, 기지국과의 연결이 불안정한 지역(산악 지역, 외딴 섬, 도시 지역에서 멀리 떨어진 지역)에서는 게이트웨이를 사용하여 통신할 수 있는 non-cellular LPWA(비면허 대역)를 선택할 수 있습니다.
1.3 사람, 사물 및 기타 추적(웨어러블 장치/추적기) [cellular LPWA]
소형 LPWA 모듈은 소형 장치에도 설치할 수 있습니다.
예를 들어 소형 LPWA 모듈을 웨어러블 기기나 추적기에 장착해 사람, 동물, 사물 등의 위치정보를 획득하는 것이 가능하여, 이러한 장치를 이용한 위치추적 기술이 널리 활용되고 있습니다.
cellular LPWA(면허 대역)를 사용한다고 가정해 보겠습니다. 이 경우, 웨어러블 기기 및 추적기로부터 전송되는 위치 데이터는 셀룰러 기지국에서 이동통신사의 통신 네트워크를 통해 데이터 서버로 전달되어 추적이 가능해집니다. 웨어러블 기기를 활용해 아이들을 지켜보고 애완동물의 분실을 방지하는 기술도 가능합니다. 또한, 운송중인 패키지는 원격지에서 실시간으로 추적될 수 있습니다. 또한 cellular LPWA는 각 국가의 액세스 포인트 캐리어를 로밍하여 국제 물류 추적도 지원합니다.
1.4 환경 모니터링 및 스마트 농업 [cellular LPWA / non-cellular LPWA ]
장거리 통신 및 저전력 소비를 포함한 기능을 갖춘 LPWA의 도입은 환경 모니터링 및 스마트 농업과 같은 분야로 확대되고 있습니다. 예를 들어, 다양한 환경 측정 센서(수온, 물의 양, 토양 및 CO2 농도 등)를 산악 지역, 고립된 섬 및 도심에서 멀리 떨어진 지역의 모니터링 지점에 설치할 수 있습니다. 그런 다음 non-cellular LPWA(비면허 대역)를 사용하는 경우 해당 센서에서 수집한 데이터를 수집할 수 있습니다. 이를 통해 원격지에서 모니터링 지점의 상태를 실시간으로 파악할 수 있습니다. 또한, 이 사례를 바탕으로 환경 감지에서 스마트 농업(Agritech)으로의 확장도 고려되고 있습니다.
기지국과 안정적으로 통신할 수 있는 마을이나 마을에 위치한 환경인 경우 cellular LPWA(면허 대역)를 사용할 수 있습니다.
1.5 스마트 결제 단말기의 실외 사용 [cellular LPWA]
야외에서 무선 통신(스마트 결제)을 사용하여 상품이나 서비스를 결제할 때, 예를 들어 Wi-Fi를 사용하는 경우, 게이트웨이에 도달하는 신호의 강도가 낮기 때문에 서버가 데이터를 수신할 수 없는 경우가 있습니다.
또한 스마트폰을 단말 역할을 하는 4G LTE나 5G와 같은 셀룰러 이동통신 방식을 사용할 경우 통신비 부담이 커집니다.
반면 4G LTE나 5G와 같은 셀룰러 방식이지만 cellular LPWA(면허 대역)를 사용하면 이동 통신보다 저렴한 비용으로 실시간으로 결제 데이터를 전송할 수 있습니다. LPWA를 활용한 스마트 결제는 아웃도어 레스토랑, 모바일 매장, 아웃도어 행사 상품 판매, 택시 등에서 활용될 것으로 예상됩니다.
1.6 의료 장비(CPAP 장치)의 원격 모니터링 [cellular LPWA]
수면 중 호흡이 일시적으로 멈추는 수면 무호흡 증후군(SAS) 진단을 받은 사람들은 낮 동안 심한 졸음과 두통을 경험할 수 있습니다. 이러한 상태는 졸음운전으로 인한 사고를 유발하는 등 생활과 사회에 중대한 영향을 미칠 수 있으므로 SAS에 대한 치료가 필요합니다. 대표적인 치료법은 CPAP 요법(지속적 양압 요법)입니다.
일반적으로 가정에서 자주 사용하는 CPAP 기계에 비해 출장이나 여행 등 이동 중에도 더 쉽게 휴대하고 사용하고 싶은 환자가 많습니다.
따라서 Murata는 블로잉 부품 및 cellular LPWA 모듈과 같은 소형 부품을 채택하여 휴대가 간편한 컴팩트하고 얇은 CPAP 장치를 개발하여 일본에서 제조 판매를 시작했습니다. 이 제품은 기본 장치와 한 손으로 사용할 수 있는 본체로 구성되어 있으며 이동 중에도 제거하고 가져갈 수 있습니다. 또한 본체에는 Murata의 cellular LPWA 모듈이 장착되어 있어 캐리어 기지국에 장거리 무선 통신이 가능합니다. 이를 통해 이동 중에도 환자의 수면 데이터를 클라우드로 전송하여 의료 전문가가 언제든지 수면 데이터를 원격으로 모니터링할 수 있습니다.
2. Murata의 LPWA 모듈
Murata는 전력 소비가 낮은 콤팩트한 LPWA 모듈을 제조합니다.
cellular LPWA(면허 대역)는 LTE CAT.M1(LTE-M), NB-IoT를 non-cellular LPWA(비면허 대역)에서는 LoRaWAN으로 다양한 나라에서 이용되고 있는 LPWA의 규격에 준거한 통신 모듈을 각각 라인업하고 있습니다.
2.1 Murata LPWA 모듈의 강점
Murata가 전 세계의 다양한 분야와 응용 분야에 제공하는 LPWA 모듈은 다음과 같은 강점과 특징을 가지고 있습니다.
① 작은 사이즈와 높은 품질
Murata의 LPWA 모듈은 기존 제품에 비해 크기가 50% 감소되었습니다. 자체 개발 및 제조한 부품과 시장을 선도하는 IC 제조업체와의 강력한 파트너십을 사용하여 수년에 걸쳐 구축된 고급 제조 기술과 품질 관리를 통해 모듈을 제조함으로써 이를 달성했습니다.
이러한 LPWA 모듈을 웨어러블 디바이스에 장착하는 것도 효과적입니다. 당사의 모듈은 세계 최소급의 컴팩트함과 안정성, 높은 신뢰성을 겸비하고 안정적인 공급을 제공하기 때문에 전 세계 다양한 국가와 지역에서 다양한 용도로 사용되고 있습니다.
② 강화된 서포트 구조
용도에 적합한 LPWA 모듈의 제안은 물론, 각국 전파법 인증이나 접속성 검증, 나아가 cellular LPWA 모듈의 도입에 의한 면허 대역의 이용에 대해서는 통신사와의 제휴 상담까지, 고객의 요구에 따른 서포트 체제를 준비하고 있습니다.
2.2 LPWA 모듈 라인업
Murata에서는 LTE CAT.M1(LTE-M)/NB-IoT에 대응하는 cellular LPWA 모듈과, LoRaWAN에 대응한 non-cellular LPWA 모듈을 제조·판매하고 있습니다. 다양한 국가에서 사용되는 각 LPWA 표준을 준수하는 통신 모듈 라인업을 보유하고 있습니다.
[ cellular LPWA 모듈 ]
이동 중 통신에 적합한 LTE CAT.M1(LTE-M) 의 면허 대역 표준과 고정 후 사용하는 장치의 통신에 적합한 NB-IoT 모두에 호환되는 cellular LPWA 모듈 라인업을 보유하고 있습니다.
• cellular LPWA 모듈 타입 1SC (LBAD0XX1SC)
글로벌 인증을 받은 세계 최소형 LTE Cat.M1(LTE-M)/NB-IoT 모듈입니다. GPS/GNSS, OpenMCU 및 iSIM을 지원합니다. Truphone과의 파트너십을 통해 eSIM을 통해 MVNO 네트워크 통신을 제공할 수 있습니다.
(LINK) 타입 1SC (LBAD0XX1SC)|LPWA 제품
또한 여러 cellular LPWA 모듈을 도입하기 전에 작동, 특성 및 애플리케이션 테스트를 위한 (LINK) Type 1SC 평가 키트를 제공할 수 있습니다.
• cellular LPWA 모듈 타입 1 SE (LBAD0ZZ1SE)
LTE Cat.M1(LTE-M)/NB-IoT 모듈. 일본은 국가 인증을 지원하며 Truphone eSIM을 지원합니다.
(LINK) 타입 1SE (LBAD0ZZ1SE)|LPWA 제품
STMicro 디스커버리 키트는 당사의 비즈니스 파트너 중 하나인 STMicroelectronics NV에서 구할 수 있습니다. Type1SE LPWA 모듈의 동작 및 특성을 확인할 수 있는 평가 키트입니다.
• cellular LPWA 모듈 샘플
Type 1SC/1SE 모듈 샘플을 사용할 수 있습니다. 자세한 내용은 여기를 클릭하십시오.
[ non-cellular LPWA 모듈 ]
많은 non-cellular LPAWA 표준 중, LoRaWAN을 지원하는 LPWA 모듈 라인업이 있습니다. 통신 속도와 통신 거리의 균형이 뛰어나 널리 지원됩니다.
• non-cellular LPWA Module Type ABZ(CMWX1ZZABZ)
LoRaWAN 표준과 호환되며, 라이센스가 필요하지 않은 non-cellular LPWA 모듈입니다. 주요 지역에서 전파법 인증을 획득한 이 모듈은 전 세계 여러 지역 및 통신사 네트워크에서 작동합니다.
(LINK) 타입 ABZ (CMWX1ZZABZ)|LPWA 제품
지난 시간과 이번 시간에 걸쳐 LPWA의 기본 지식과 실제 활용 예시, Murata의 제품 라인업까지 만나보았습니다.
IoT와 M2M의 기반이 될 무선 통신 기술인 LPWA를 검토 부탁드리며, 문의 사항이 있으시면 언제든 연락주세요.
※그림 및 영상 출처 : 무라타 웹사이트
문의 사항이 있으시면 카카오톡 채널에서 "한국무라타전자 매거진"를 검색해 1:1 채팅으로 연락주시거나,
kme_info@murata.com로 연락 주시면 빠르게 답변드리겠습니다.
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<About Murata>
Murata Manufacturing Co., Ltd.는 무라타 제작소는 세라믹을 기반으로 전자부품의 개발・생산・판매를 하고 있으며 세계적인 통합전자부품 기업입니다. 독자적인 개발 및 재료 개발, 프로세스 개발, 상품 설계, 생산 기술들을 서포트하는 소프트웨어나 분석 · 평가등의 기술 기반으로 독창적인 제품을 창출해 일렉트로닉스 사회의 발전에 기여해 갈 것입니다.
