LTE-M 대 NB-IoT:협대역 IoT(NB-IoT) 개요 [2021 업데이트]

Sigfox일 때 2009년에 시작되어 3세대 파트너십 프로젝트 를 방해했습니다. (3GPP) - 셀룰러 통신을 표준화하는 기술 기관 - 다음과 같은 장치에 대해 제대로 서비스를 받지 못하는 시장이 있다고 말했습니다.

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할 말이 많지 않습니다.

매우 저렴해야 합니다.

매우 적은 전력 예산이 필요합니다.

매우 긴 범위가 필요합니다.

Sigfox는 LPWAN(저전력 광역 네트워크) 군비 경쟁을 촉발하는 데 성공했으며 초기 투자를 많이 유치했습니다. —하지만 수십억 달러 규모의 사업을 하는 이동통신 사업자는 시장 점유율을 차지하는 스타트업에 그다지 열성적이지 않습니다. 2014년 중국 셀룰러 기술 대기업 화웨이가 영국에 기반을 둔 Neul을 인수했습니다 , 장거리 무선 기술에 대한 흥미로운 지적 재산을 보유한 IoT(사물 인터넷) 회사입니다. 셀룰러 IoT에 대한 Neul의 협대역 접근 방식은 많은 셀룰러 인프라 공급업체, 칩셋 제조업체 및 모바일 네트워크 사업자(MNO)와 함께 NB-IoT(Narrowband IoT)라는 표준을 채택한 Huawei의 전신이었습니다. 주의1. 아래에서 광범위한 개요를 제공합니다. NB-IoT와 LTE Cat-M1(NB-IoT에 대한 LTE 기반 대안으로 종종 LTE-M이라고도 함)은 둘 다 이미 확립된 기술이지만 진정한 글로벌 적용 범위에서 아직 몇 년은 떨어져 있습니다. 또한 NB-IoT를 귀하의 제품 및 서비스에 대한 옵션으로 현실적으로 고려해야 하는지 여부에 대해서도 자세히 논의할 것입니다.

정의, 차이점 및 배포 가능성

LTE-M IoT 및 LPWAN에 대한 관심 증가에 대한 3GPP의 대응입니다. 현재 셀룰러 네트워크에 배포하려는 사람들에게 매력적인 옵션이지만 더 리소스 효율적인 옵션이 필요합니다. LTE-M이 배터리 수명을 개선하는 데 도움이 되는 두 가지 혁신이 있습니다. LTE eDRX(확장된 불연속 수신) 및 LTE PSM(절전 모드)입니다.

LTE-M은 수량계에서 농업용 모니터에 이르기까지 LTE가 이전에 사용된 적이 없는 애플리케이션에 서비스를 제공할 것입니다. LTE-M의 고유한 부분은 전력 효율성이 매우 높고 하루에 10바이트의 데이터를 이동할 수 있지만 초당 메가비트를 이동할 수도 있다는 것입니다. 따라서 LTE-M은 매우 광범위한 사용 사례를 제공합니다.

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협대역 IoT (NB-IoT , 또는 LTE Cat-NB1)은 또 다른 3GPP 제안이지만 LTE 구성에서는 작동하지 않습니다 . Weightless-W의 이전 Neul 버전과 유사한 DSSS 변조를 기반으로 합니다. 200kHz 채널에서. NB-IoT를 LoRaWAN에 대한 기존 셀룰러 클럽의 답변으로 생각할 수 있습니다. 및 Sigfox; 더 정교한 물리 계층 기술과 라이선스 스펙트럼을 사용하지만 주소 지정이 가능한 사용 사례는 거의 동일합니다.

NB-IoT에 대한 과대 광고는 스펙트럼 기반입니다. 사용되지 않는 200kHz GSM 스펙트럼 자산이 많이 있으며 지지자들은 NB-IoT가 배치되는 것을 보고 싶어합니다. NB-IoT는 규제 기관에서 허용하는 보호 대역 및 IoT 전용 대역과 같은 비전통 대역에도 매력적인 옵션입니다.

Huawei, Ericsson, Qualcomm 및 Vodafone과 같은 많은 거대 통신 기업이 이 표준을 통합하는 데 적극적으로 참여했습니다. 정치적으로 NB-IoT는 또한 LTE 지적 재산권 개발에서 널리 보급되지 않은 Huawei 및 Ericsson과 같은 플레이어가 이전보다 LPWA 게임에서 더 많은 스킨을 가질 수 있는 방법이기도 합니다.

NB-IoT는 다음 세 가지 방법 중 하나로 존재하도록 설계되었습니다.

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독립적으로 라이선스가 부여된 밴드에서

이전에 GSM 또는 CDMA에 사용되었던 미사용 200kHz 대역

NB-IoT 작업 또는 보호 대역(규정에서 허용하는 경우)에 리소스 블록을 할당할 수 있는 LTE 기지국

이러한 조건은 어떤 이동통신 사업자가 어떤 기술을 배포할지 결정하는 데 큰 차이를 만듭니다.

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미국 내 , Verizon과 AT&T 모두 LTE 네트워크에 수십억 달러를 쏟아부었기 때문에 LTE-M을 사용할 가능성이 높습니다. 따라서 Verizon이 NB-IoT에 대한 지원도 발표했지만 LTE 기반이 아닌 것에는 거의 관심이 없을 것입니다. (하지만 비즈니스 사례는 명확하지 않습니다.)

<울>

GSM 배포 규모가 크고 LTE가 적은 전 세계 지역 NB-IoT로 전환할 더 많은 이유가 있을 것입니다. 미국에서는 T-Mobile 및 Sprint와 같은 이동통신사가 결국 기존 GSM 스펙트럼에 NB-IoT를 배포하는 방안을 모색할 수 있습니다.

NB-IoT는 LTE-M에 비해 실질적인 이점을 제공하지 않습니다. , LTE를 배포하지 않았고 5G가 성숙할 때까지 새로운 인프라를 배포할 계획이 없는 경우를 제외하고. 시장과 사용 사례는 기본적으로 동일합니다. LTE-M에는 몇 가지 분명한 기술적 이점이 있으며, 일부에서는 Sigfox가 아직 활용하지 않은 "저가치" IoT 공간이 많지 않다고 추측하고 있습니다. 일반적으로 NB-IoT 팬은 배터리 수명을 가리키지만, 시간 차이(LTE-M 메시지는 NB-IoT가 메시지를 더 느리게 보내는 것에 비해 매우 짧음)와 본격적인 PSM 및 eDRX , 우리는 확신하지 못합니다.

LTE-M VS. NB-IOT

장점

LTE-M

• 데이터 속도 증가
• 복잡성 감소

NB-IOT

• 전력 효율성
• 비용 절감
• 침투력 증가

단점

LTE-M

• 글로벌 배포 가능성
• 라이선스 비용
• 전력 효율성

NB-IoT

• 지역 배포 가능성
• 약정 비용
• 프런트엔드 복잡성
• 원활하지 않음

LTE-M 및 NB-IoT의 장점

LTE-M

<울>

LTE-M은 NB-IoT보다 데이터 전송률이 높습니다. 이를 통해 LTE-M은 가장 광범위한 셀룰러 기능을 제공하므로 보다 풍부한 솔루션 세트를 가질 수 있습니다. LTE-M을 사용하면 데이터 속도를 매우 높일 수 있지만 eDRX 및 PSM과 같은 새로운 아키텍처의 이점을 누릴 수 있으며 NB-IoT 또는 Sigfox와 동일한 전력 예산의 이점도 누릴 수 있습니다.

<울>

LTE-M은 복잡성 감소의 이점을 누릴 것입니다. 예를 들어 Verizon은 미국 전역에 LTE-M용 단일 스펙트럼을 보유하고 있으며, 이로 인해 LTE-M 솔루션에서 많은 복잡성이 발생했습니다. 이를 통해 매우 간단한 프런트엔드 및 안테나 구성이 가능합니다.

<강한>

협대역 IOT

<울>

NB-IoT는 작동 시 최소한의 전력을 소비합니다. 거의 모든 IoT 기술은 그렇지 않을 때 전력을 절약합니다. 그들은 모두 거의 동일하게 "수면"하기 때문에 작동합니다. 그러나 모뎀이 실행되고 모든 신호 처리를 처리할 때 NB-IoT와 같은 더 단순한 파형을 가진 기술은 더 적은 전력을 소비합니다. 참고 :모든 NB-IoT 칩셋이 동일한 전력 효율을 가지는 것은 아닙니다. 예를 들어 LTE-M 및 NB-IoT 전용인 Sequans 모나크 칩은 Linux를 실행하거나 많은 신호 처리를 수행할 필요가 없으므로 다른 공급업체의 리팩터링된 Cat-1 실리콘보다 훨씬 더 전력 효율적입니다. .

NB-IoT 전용 구성요소 비용 절감 . NB-IoT를 독점적으로 지원하는 칩(LTE-M도 지원하는 칩과 반대)은 생성이 더 간단하기 때문에 더 저렴합니다. 200kHz NB-IoT 프런트엔드 및 디지타이저는 1.4MHz LTE 리소스 블록보다 훨씬 간단합니다. 또한 LTE에서 OFDM을 처리하려면 NB-IoT와 같은 단순한 파형보다 더 많은 전력이 필요합니다. 대부분의 칩 제조업체는 두 가지를 모두 지원하기 위해 실리콘을 구축하는 것 같기 때문에 이것이 논점이 될 수 있습니다.

NB-IoT는 LTE-M보다 더 깊은 건물 침투력을 제공할 수 있습니다. 이는 비트 전송률이 낮으므로 링크 버짓이 더 좋기 때문입니다. LTE-M에 대한 네트워크 수준의 프로세스 이득 개선은 이러한 이점을 완화할 수 있습니다. 실제로 네트워크를 배포하는 MNO가 아닌 이상 관심 있는 것은 적용 범위가 있는지 여부입니다.

LTE-M 및 NB-IoT의 단점

LTE-M

<울>

LTE-M이 배포되지 않은 지역이 있을 수 있습니다. 특히 MNO가 스펙트럼을 재편성하고 5G 네트워크를 배포할 수 있을 때까지 3G 네트워크의 수명을 늘리고 있는 경우에 그렇습니다. 아시아, 아프리카 및 동유럽의 일부가 이 범주에 속합니다. 5G는 (보도 자료와 성공적인 테스트에 대한 과대 광고에도 불구하고) 배포되기까지 몇 년이 걸리지만 5년 안에 약간 구식(또는 최소한 날짜가 표시됨)이 될 4G 네트워크를 배포하는 것은 좋은 재정적 결정이 아닐 수 있습니다. NB-IoT와 LTE-M은 4G에 연결되어 있고 5G로 마무리하자는 제안이 있어 현재 일몰이 없습니다. 일반적으로 어떤 기기도 5G 일몰까지 지속되지 않으므로 이 두 가지 옵션을 모두 실행할 수 있습니다.

<울>

기존 라이선스 비용이 발생합니다. LTE를 사용하면 OFDM과 같은 기본 혁신에 액세스하기 위해 전 세계 InterDigitals 및 Qualcomm에 IP 라이선스를 지불해야 할 수 있습니다. 알겠습니다.

<울>

LTE-M에서 전력 효율성에 대한 문제가 대두되고 있습니다. eDRX와 PSM은 최근에야 구축되었기 때문에 전력 효율성은 가정적입니다. 따라서 절전 기능이 좋아 보이지만 실제 네트워크에서 실제 장치를 시험해보기 전까지는 네트워크가 설계된 대로 작동하도록 허용할지 또는 이동통신사별 기능이 전력 예산을 잡아먹는지 알 수 없습니다.

협대역 IOT

우리는 NB-IoT에 매우 관심이 있고 이것이 그들의 신생 IoT 프로젝트에 무엇을 의미할 수 있는지에 대한 고객의 이야기를 들었습니다. 이에 대해 "훌륭합니다!"라고 말하지만 응용 프로그램의 구조를 살펴봐야 합니다. , 배포 위치 및 공급망에서 지원할 수 있는 복잡성 수준 사용 사례에 맞는지 확인합니다. 장치별 NB-IoT는 전 세계적으로 LTE-M보다 더 대중적일 가능성이 높지만 고려해야 할 몇 가지 장애물이 있습니다.

<울>

미국에 배포하는 것은 어려울 것입니다. 세계는 현재 LTE-M을 먼저 배포하는 파벌과 NB-IoT를 먼저 배포하는 파벌로 나뉩니다. 대부분의 장소는 동시에 두 가지를 수행하지 않습니다. 따라서 중국에 있다면 자연스럽게 NB-IoT 진영에 속하게 될 것입니다. 또는 미국에서는 LTE-M입니다. 다른 곳에서는 국가별로 다릅니다. NB-IoT에 기득권이 있는 국가는 세계 최대 통신 인프라 제공업체 중 하나인 Huawei가 확고한 입지를 구축한 국가입니다. Huawei는 기본 칩과 기지국의 주요 공급업체입니다.

그러나 현재 미국 기업은 화웨이 장비를 구매하는 것이 금지되어 있습니다. 그리고 Ericsson 및 Nokia와 같은 다른 네트워크 서비스 제공업체는 기존 타워를 보다 저렴하게 업그레이드할 수 있기 때문에 LTE-M을 먼저 지원하는 데 기득권을 가지고 있습니다. LTE-M을 배포하려면 새로운 기지국 소프트웨어만 있으면 됩니다. 전 세계적으로 LTE 커버리지가 없는 국가의 경우(전 세계의 상당 부분) NB-IoT를 지원할 수 있는 새로운 인프라를 구축하는 것이 LTE 인프라를 구축하는 것보다 비용이 적게 듭니다.

따라서 제품에 NB-IoT를 활용하려는 경우 지리적으로 원하는 위치에 따라 배포 가능성이 문제가 될 수 있음을 알고 있습니다. NB-IoT는 진정한 것이 아니기 때문에 LTE의 일부로, 다른 소프트웨어를 사용하여 측대역에서 작동해야 하며(이는 통신업체에 비용이 많이 들 수 있음) 사용되지 않는 GSM 스펙트럼에 배포해야 합니다. LTE를 지원하는 대부분의 통신 사업자들은 큰 돈을 벌기 때문에 LTE 핸드셋에 할당되는 리소스 블록 수를 줄이려고 하지 않습니다. 따라서 배포 문제와 모든 복잡성이 NB-IoT에 대한 큰 물음표로 남습니다.

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NB-IoT에 완전히 전념해야 합니다. 칩과 소프트웨어 모두와 관련이 있으므로 중간 접근 방식을 취할 현실적인 방법이 없습니다. LTE-M과 NB-IoT를 모두 지원하는 칩은 더 비쌉니다. 그리고 대부분의 경우 둘 중 하나를 주로 사용하는 경우 두 가지 기능을 모두 수행하는 칩에 대해 추가 비용을 지불하고 싶지 않을 것입니다.

또한 사람들은 세계 어디서나 같은 칩을 사용할 수 있다고 말하고 싶어하지만 NB-IoT는 LTE-M과 다른 소프트웨어 부하를 갖는 매우 협대역 기술입니다. 따라서 하드웨어 자체가 잠재적으로 다른 주파수 대역에서 사용될 수 있다고 해도 운영 관점에서 실제로는 일을 단순화하지 않습니다. 제조 관점에서 보면 어디에서나 작동하도록 동일한 장치를 구축할 수 있기 때문에 약간의 단순화일 뿐이지만 여전히 다른 펌웨어로 로드해야 하고 올바른 펌웨어 로드가 올바른 펌웨어 로드가 장치에 연결되도록 해야 하는 운영상의 문제가 있습니다. 올바른 장치.

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NB-IoT의 프런트 엔드 복잡성은 실제로 LTE-M보다 클 수 있습니다. . NB-IoT에 사용할 수 있는 GSM의 유비쿼터스 또는 전국 200kHz 스펙트럼이 없는 경우가 많습니다. 즉, 모뎀 프런트엔드와 안테나가 의도한 것보다 더 복잡해질 수 있습니다. Skyworks와 같은 회사의 혁신적인 RF 프론트엔드를 사용하는 소프트웨어에서 이 중 많은 작업을 수행할 수 있지만, 이는 여전히 극복해야 할 제조 및 운영상의 또 하나의 과제입니다.

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NB-IoT FOTA(firmware-over-the-air) 또는 대용량 파일 전송이 원활하지 않습니다. NB-IoT의 일부 설계 사양으로 인해 더 많은 양의 데이터를 장치로 전송하는 것이 어렵습니다. 따라서 FOTA는 대부분의 최신 IoT 응용 프로그램의 요구 사항이지만 FOTA가 정말 어려울 수 있습니다. LoRaWAN과 Sigfox에도 동일한 문제가 있습니다. 물론 프로토콜의 한계를 확장하여 바이너리 페이로드를 줄일 수 있지만 시스템은 이를 매우 우아하게 지원하도록 설계되지 않았습니다. 반면 LTE-M을 사용하면 IP 프로토콜을 사용하여 100kbps를 이동하고 몇 초 만에 펌웨어를 업데이트할 수 있습니다.

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NB-IoT는 로밍 자산보다는 고정 위치의 계량기 및 센서와 같은 주로 정적 자산에 가장 적합합니다. NB-IoT에 대해 로밍이 약속되었지만 네트워크 및 타워 핸드오프가 문제가 될 것입니다. 200kHz 대역을 사용할 수 있는 곳은 많이 있으며 저렴할 만큼 간단하고 전력 효율이 높으면서도 어느 대역에서 빠르게 작동해야 하는지 알아낼 수 있을 정도로 정교한 장치를 갖추는 것이 어려울 수 있습니다.

요약

솔루션을 곧 출시해야 하는 경우 먼저 로컬에서 사용할 수 있는 네트워크와 해당 네트워크에 사용할 수 있는 하드웨어를 파악해야 합니다. 파일럿 및 프로토타입(특히 보도 자료 제외)뿐만 아니라 실제 네트워크 적용 범위, 많은 NDA에 서명하지 않고도 구입할 수 있는 장치. NB-IoT에 대한 이 개요가 해당 프로세스를 간소화하는 데 도움이 되었기를 바랍니다.

Link Labs의 목표는 귀사가 지금 배터리로 구동되는 저렴한 IoT 제품 또는 서비스를 배포할 수 있도록 돕는 것입니다. , 그래서 LTE-M 제품을 함께 만들어 봅시다.