인더스트리 4.0, 대규모 IoT 배포와 중단 없는 연결성 요구

인더스트리 4.0 애플리케이션과 서비스의 이점을 누리려면 센서, 게이트웨이, 클라우드 컴퓨팅 시스템의 대규모 배포가 필요하며, 원활한 연결성이 전제돼야 한다.

어떤 이들은 IoT가 항상 무선 연결을 필요로 한다고 생각한다. 이 오해는 모바일 기기, 웨어러블, 유선 네트워크에 물리적으로 연결되지 않은 다른 연결 기기들의 대규모 사용에서 기인한다.

현실은 대부분의 산업용 인터넷이 유선 네트워크로 구현되며, 이더넷이 여전히 전 세계 대부분 공장의 연결 백본이라는 점이다.

무선 연결이 필요할 때, 시그폭스(Sigfox), 로라완(LoRaWAN), NB-IoT 같은 저전력 광역 네트워크(LPWAN) 기술이 로컬 및 원격 시설의 수백만 IoT 디바이스 관리를 돕는다.

유선 산업 연결과 M2M, 수십 년 전부터 존재

많은 산업이 1980년대부터 어떤 형태의 유선 데이터 연결 혜택을 누려왔다. 주로 24V에서 작동하는 프로그래머블 로직 컨트롤러(PLC)를 사용했는데, 이는 산업용 애플리케이션의 글로벌 전압 표준이자 디지털 언어다.

1990년, 2세대 셀룰러 네트워크(2G)와 SIM 카드가 산업 연결 서비스에 무선을 도입했고, 셀룰러 머신투머신 통신(M2M)이 탄생했다.

M2M은 산업계가 원격으로 기계에 접근하고 제어하며, 수백 개의 연결 디바이스를 배포하고 셀룰러 네트워크가 있는 어디서든 정보를 수집할 수 있게 했다. 돌이켜보면 M2M은 오늘날 우리가 IoT라 부르는 것의 프레임워크였다. 남아 있는 M2M 연결 대부분은 2G GPRS 표준으로 작동하며 2G EDGE 커버리지와 SIM 카드를 필요로 한다.

오늘날의 스마트 팩토리는 유선과 무선 기술이 혼합돼 작동하며, 시분할 네트워킹(TSN)으로 통합된다.

TSN은 IEEE 802.1에서 지정한 표준 세트로, 이더넷 네트워크가 시간 민감하고 미션 크리티컬한 트래픽과 애플리케이션에 QoS 보장을 제공할 수 있게 한다. TSN은 리소스 관리, 트래픽 셰이핑, 신뢰성, 시간 동기화의 네 가지 도구 카테고리를 포함하는 툴박스다.

본질적으로 TSN 기반 산업 통신 네트워크는 다양한 트래픽 유형의 혼합을 허용하는 컨버지드 시스템이다. 서비스 요구사항은 베스트에포트 트래픽부터 크리티컬 실시간 트래픽까지 다양하다. TSN은 공유 네트워크에서 다양한 서비스의 컨버전스를 제공하면서도 시간 크리티컬 서비스를 우선순위화하는 도구를 제공한다.

대부분 연결에 LPWAN 네트워크가 최적

롱텀 에볼루션(LTE) 또는 4G 네트워크 도래로 산업계와 소비자에게 새로운 서비스와 가능성이 열렸다. LTE는 고속 데이터 전송, 낮은 지연 시간, VoIP, 저전력 광역 네트워크(LPWAN) 등 다양한 연결 유형을 허용한다.

산업용 4G 네트워크의 가장 일반적인 버전은 새로운 M2M이 된 LTE-M과 협대역 IoT(NB-IoT) 기반이다. 두 서비스 모두 대규모 IoT를 위해 설계돼 수백만 개의 저전력 연결 디바이스 연결을 가능하게 한다.

또한 셀룰러 연결에 의존하지 않는 다른 LPWAN 네트워크도 널리 이용 가능하며, 로라완(LoRaWAN), 시그폭스(Sigfox), 와이파이 하로우(Wi-Fi HaLow, IEEE 802.11ah) 등이 있다.

대부분 산업 연결에 5G 불필요, 아직 초기 도입 단계

지난 2년간 5G의 눈부신 속도와 크리티컬 연결을 위한 초저지연 약속에 대한 화제가 많았다.

사진 제공: 에릭슨.

현실은 산업용 및 전문 IoT 연결의 99% 이상이 그런 특수 기능을 필요로 하지 않는다는 점이다. 셀룰러 서비스가 원하면 4G, LTE-M, NB-IoT가 오늘날과 내일의 애플리케이션에 필요한 대역폭과 대규모 IoT 연결을 제공할 수 있다.

또한 5G의 가장 크리티컬한 기능을 가능케 하는 전체 사양은 여전히 3GPP와 다른 규제 기관에서 정의 중이다. 일부 크리티컬 IoT 애플리케이션이 요구하는 서비스를 5G 네트워크가 제공할 준비가 되려면 몇 년 더 걸릴 것이다.

"5G는 정말 특별한 기능이 필요할 때만 필요합니다. 더 큰 가치, 더 낮은 지연 시간, 훨씬 더 많은 연결 또는 연결 포인트, LTE가 혼잡해 문제가 생기는 경우를 말하는 겁니다. 그래서 5G가 광역 셀룰러 IoT에 필요하다는 생각은 사실이 아닙니다."라고 에릭슨의 IoT 및 브로드밴드 책임자 마리 호건(Marie Hogan)은 말한다.