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NOTICE 초소형 저전력 소비 셀룰러 LPWA 모듈로 모든 종류의 인터넷 연결 가능(2부 1부)

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작성자 A-SUNG 조회 160회 작성일 21-01-26 15:55

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초소형 저전력 소비 셀룰러 LPWA 모듈로 모든 종류의 인터넷 연결 가능(2부 1부)



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더 넓은 범위에서 데이터를 수집할 수 있는 IoT 장치에 대한 수요


우리는 데이터를 기반으로 원활하고 효율적으로 운영되는 사회를 구축하고자 합니다. 사람들이 데이터를 통해 번성하고 건강한 삶을 살고 있으며 귀중한 비즈니스를 운영하는 데 데이터가 완전히 활용되는 곳입니다. 전 세계의 기업과 정부는 새로운 정보 시스템을 구축하고 사용하여 이를 가까운 미래 현실로 만들기 위해 노력하고 있습니다. 사람, 상품, 돈과 함께 비즈니스와 일상 생활에서 매일 생성하는 데이터는 우리의 삶, 비즈니스 및 사회를 이끄는 관리 자원 중 하나가되었습니다.


최근에는 모든 유형의 사물을 인터넷에 연결하는 사물 인터넷(IoT)을 통해 가상 세계에서 생성된 데이터뿐만 아니라 실제 여러 위치에서 생성된 데이터를 매우 자세하게 수집할 수 있게 되었습니다. 공장 생산 라인, 사무실 및 가정에서 다양한 위치에 센서와 통신 기능이 설치된 IoT 장치의 예는 이미 장비 및 시설의 상태를 파악하여 오류를 예측하고 생산 효율성을 개선하는 데 도움이 됩니다. 그러나 공장 내부와 같이 20~30평방미터의 특정 면적 내의 데이터 수집과 비교하여 스마트 미터용 자동 계량기 판독및 도로 및 교량 지원 과 같은 사회 인프라 모니터링에 필요한 수평방킬로미터의 넓은 영역에서 데이터를 수집하는 데 어려움이 있었습니다. 장거리 무선으로 연결하는 데 사용할 수 있는 IoT 장치에서 사용하기에 적합한 무선 통신 기술이 없었기 때문입니다.


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특정 영역 내의 데이터 수집의 경우 Wi-Fi 및 Bluetooth와 같은 기존 단거리 무선 기술을 PC 및 기타 정보 장치에 사용할 수 있습니다. 이러한 무선 기술을 통합한 소형 저전력 통신 모듈을 쉽게 사용할 수 있으므로 컴팩트한 IoT 장치를 비교적 쉽게 만들 수 있습니다. 한편, 위에서 언급한 IoT 장치는 넓은 영역에서 데이터를 수집하는 데 사용할 수 없었기 때문에 다량의 전력을 소비하는 휴대 전화에 모바일 통신 기술을 사용하는 것이 유일한 선택이었습니다. 그러나 잦은 충전이 불가능한 장소에서 장치를 사용할 것으로 가정하기 때문에 실용적인 사용을 위해 충분한 전력을 제공하기 위해 대용량 배터리가 필요하므로 장치 크기가 더 큽니까.®


셀룰러 LPWA -- IoT 장치를 위한 무선 통신에 매우 사용하기 쉽습니다.


IoT 장치의 광범위한 무선 통신 기술인 셀룰러 LPWA(저전력 광역 지역)의 상용 서비스는 적절한 무선 기술의 부족으로 인해 제외된 IoT 장치에 대한 잠재적 사용을 열기 위해 2018년에 시작되었습니다. 셀룰러 LPWA는 LTE를 기반으로 하며, 광범위한 면적 커버리지를 특징으로 하는 스마트폰 및 기타 장치를 위한 통신 방법이며, 데이터 전송 속도와 통신 빈도를 줄임으로써 전력 소비를 획기적으로 줄이도록 설계되었습니다. 이러한 낮은 데이터 전송 속도는 비디오 데이터의 전송을 허용하지 않습니다. 그러나, 전송 속도는 도로가 얼마나 오래되었는지, 쌀의 성장을 관리하는 데 필수적인 논장의 온도 및 공유 주기의 위치를 평가하기 위해 진동에 대한 데이터를 전송할 만큼 빠릅니다. 실제로 전력 소비가 적어 배터리에 수년간 사용할 수 있게 하는 등 편리함이 눈에 띄게 향상됩니다.


셀룰러 LPWA는 IoT 장치의 사용을 확장할 가능성이 있지만 채택을 가속화하기 위해 해결해야 할 장애물이 있습니다. Wi-Fi 및 Bluetooth와 마찬가지로 모든 장치 또는 위치에 내장및 설치할 수 있는 초소형 저전력 무선 통신 모듈이 필요합니다. 무라타 제조 (주)(이하 무라타)는 많은 무선 통신 모듈의 개발을 통해 얻은 기술과 전문 지식을 적용하여 세계에서 가장 작은 셀룰러 LPWA 모듈 중 하나를 개발했습니다. 동시에 당사는 공급자 및 칩 제조업체와 협력하여 무선 통신에 대한 사용자 전문 지식 없이도 인터넷에 안정적으로 연결되도록 하는 모듈을 개발하고 제공합니다.®


무라타의 셀룰러 LPWA 모듈은 귀중한 IoT 장치의 개발을 촉진


IoT 장치의 가치는 데이터를 쉽게 검색할 수 없는 환경에서 사용할 수 있는 기능에 의해 향상됩니다. 이러한 이유로 어디서나 설치할 수 있는 소형 하우징을 갖는 IoT 장치를 개발하는 것이 매우 중요하며 필요한 배터리 변경 및 충전 횟수가 최소화되는 경우 매우 중요합니다. 무라타는 이러한 요구 사항을 충족하는 고품질의 초소형 저전력 소비 셀룰러 LPWA 모듈을 개발하고 제공합니다. 우리는 개발 중에 셀룰러 LPWA 모듈에 대해 구상한 사용 시나리오와 무라타 모듈의 강점및 제품 개발 프로세스에서의 행동에 대해 셀룰러 LPWA 모듈 개발에 참여한 엔지니어들에게 물었습니다.


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왼쪽부터 후지와라(매니저), 효고(매니저), 가와나카(사업개발), 오(사업개발)



기존 휴대전화 기지국활용 IoT 장거리 무선통신 실현

-IoT 장치에서 수집한 데이터를 클라우드로 전송하는 수단으로 셀룰러 LPWA의 잠재적 인 응용 프로그램은 무엇입니까?


첫째, 시장에서 LPWA의 포지셔닝에 대해 이야기하고 싶습니다. 지금까지 IoT 장치는 1km 가 넘는 장거리 데이터 전송이 필요한 애플리케이션에 휴대폰 서비스를 사용해야 했습니다. 그러나 높은 비용과 높은 전력 소비로 인해 모든 응용 분야에서 이러한 통신 수단이 실현 가능하지 않았습니다. LPWA는 이러한 문제를 해결하기 위해 만들어진 무선 통신 기술입니다.


LPWA에는 휴대 전화 기지국을 사용하는 셀룰러 LPWA와 주로 자체 액세스 포인트 (표 1)를 사용하는 비셀룰러 LPWA의 두 가지 유형이 있습니다. 이 중 셀룰러 LPWA는 주요 통신 사업자의 통신 네트워크를 사용하여 글로벌 네트워크를 쉽게 배포할 수 있다는 장점이 있습니다. 또한 비셀룰러보다 더 넓은 커버리지 영역뿐만 아니라 더 큰 통신 안정성과 보안을 제공합니다. 이를 통해 스마트 시티, 물류 시스템 및 국가 간 데이터 수집에 적합합니다.


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셀룰러 LPWA 에는 두 가지 표준이 있습니다: LTE Cat. M1 (LTE-M) 및 NB-IoT. LTE 고양이. M1은 뛰어난 이동성과 낮은 대기 시간뿐만 아니라 LPWA 서비스 중 가장 빠른 1Mbps(이론적)의 최대 데이터 전송 속도를 특징으로 합니다. 추적, 비상 장비 및 웨어러블과 같은 응용 분야에 적합합니다. 반면 NB-IoT는 저비용, 낮은 전력 소비 및 대규모 연결을 특징으로 합니다.

스마트 계량기용 자동 미터 판독과 같은 소량의 정보를 처리하는 애플리케이션에 적합합니다.


초소형 크기와 낮은 전력 소비는 누구에게도 뒤지지 않습니다.

-무라타는 셀룰러 LPWA용 무선 통신 모듈에서 어떤 기능을 제공합니까?


Murata는 국가 및 지역 무선 법을 준수하고 캐리어 인증을 받은 고품질 셀룰러 LPWA 모듈을 제공합니다. 당사는 통신 안정성, 신뢰성, 보안 및 이동성의 모든 측면에서 안심하고 사용할 수 있는 모듈을 제공합니다. 또한, 우리는 초소형 크기와 낮은 전력 소비에 관해서 아무도 에 두 번째가 될 것을 자랑스럽게 생각합니다.


-셀룰러 LPWA 모듈의 초소형 크기는 IoT 장치에 어떤 이점을 가져다 주는가?


당사의 개발된 셀룰러 LPWA 모듈 중 수지 패키지에 캡슐화된 Type 1SC는 11.1mm x 11.4mm x 1.4mm의 초소형 크기를 특징으로 합니다. 고양이 모두. M1 및 NB-IoT 표준은 이 단일 제품에서 지원되며 영역 비율은 일반적인 소형 모듈의 절반 미만입니다.*1. 모듈을 이 수준으로 소형화할 수 있는 경우, 의료 및 의료 애플리케이션을 위한 손목밴드 웨어러블 장치, 물류추적을 보장하기 위한 추적 장치 또는 공유 주기에 내장되어 움직임을 추적할 수 있습니다.

*1: 18.0 mm x 16.0 mm x 2.0 mm LPWA 모듈과 비교


-모듈 소형화의 기술적 장애물은 무엇입니까?


단순히 작은 부품을 장착하거나 미세 배선 패턴을 그리는 문제라면 그렇게 어렵지 않을 것입니다. 그러나 무선 통신 모듈의 크기가 작을수록 패턴의 특성과 흐림의 미묘한 차이는 전체 모듈의 전반적인 특성 과 성능에 큰 영향을 미칩니다. 또한 셀룰러 LPWA는 Wi-Fi 및 Bluetooth보다 높은 출력을 가지고 있기 때문에 무선 법률 규정 준수 및 운송 업체 인증을 조정하는 것이 더 어려운 경향이 있습니다.® Murata는 10년 이상 통신 모듈을 소형화하고 셀룰러 모듈 개발에 대한 전문 지식을 축적해 왔습니다. Wi-Fi 모듈 개발에 경험이 있는 많은 공급업체가 있지만 셀룰러 모듈을 소형화할 수 있는 전문 지식을 갖춘 제조업체는 몇 개뿐이라고 생각합니다.



배터리 교체 없이 10년 이상 작동을 위한 전력 소비 감소

-그렇다면 모듈의 낮은 전력 소비가 IoT 장치에 어떤 이점을 가져다 주는가?


IoT 장치는 배터리를 자주 변경하고 충전할 수 있는 장소에 항상 설치되지는 않습니다. 실제로 사람들이 쉽게 입력할 수 없는 곳에서 데이터를 수집할 수 있는 IoT 장치는 더욱 가치가 있습니다. 전력을 적게 소모하는 모듈을 설계하면 배터리 수명이 길어지고 IoT 장치의 작동이 쉬워집니다. 그러나 IoT 장치에 필요한 통신 안정성, 신뢰성, 보안 및 이동성을 달성하면서 전력 소비를 줄이는 것은 쉽지 않습니다. 간단한 통신 기술을 사용하여 전력 소비를 낮출 수 있지만 복잡한 통신 기술을 사용하는 것은 고품질 모듈을 제공하는 데 필수적입니다. 전력 소비를 줄이기 위해 소프트웨어와 하드웨어를 설계할 방법을 찾아야 하는 것은 어려운 일입니다.


-저전력 소비를 달성하기 위해 어떤 종류의 기술이 사용되었습니까?


LTE 고양이. M1 및 NB-IoT는 eDRX라는 전력 소비를 줄이는 기술을 가지고 있습니다.*2 또는 PSM*3. 무라타의 셀룰러 LPWA 모듈 자체는 낮은 전력 소비를 염두에 두고 설계되었습니다. 대기 모드의 현재 소비량은 3.5 μA로 줄일 수 있으며, 배터리 교체 없이 10~15년의 작동을 가능하게 합니다.*4.


*2 : eDRX는 확장 불연속 수신을 위한 약어입니다. 이 기술은 대기 중 신호수신 횟수를 줄임으로써 전력 소비를 줄이도록 설계되었습니다.

*3 : PSM은 절전 모드의 약어입니다. 이 기술은 제한된 시간 슬롯 동안에만 신호를 수신하여 전력 소비를 줄입니다.

*4 : 애플리케이션이 하루에 한 번 센서 데이터를 전송한다고 가정합니다.


또한, 사용 중 통신 품질 및 전력 소비는 모듈의 품질만으로 결정되지 않습니다. 통신 인프라를 포함한 전체 시스템이 원활하게 실행되도록 모듈을 조정하는 것이 매우 중요합니다. Murata는 셀룰러 LPWA 연결 서비스를 제공하는 통신 사업자와 긴밀하게 협력하여 높은 통신 품질과 보안 수준을 시스템 수준에서 낮은 전력 소비와 균형을 맞추는 통신 플랫폼을 공동으로 개발하고 있습니다.



출처 : 무라타(MURATA)




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