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사물인터넷에 Sub-1GHz를 사용해야 하는 이유

갈수록 더 많은 디바이스들이 클라우드로 연결되면서 사물인터넷(IoT) 시장이 빠른 속도로 성장하고 있다.

홈 자동화 같은 애플리케이션을 사용하면, 외부에서 모바일 기기를 사용해서 집의 조명을 켜거나 끄고, 원하는 온도를 맞추고, 문제가 있을 경우에는 집 앞에 도착하자마자 휴대폰으로 알림을 받을 수 있다. 다양한 무선 커넥티비티 기술 덕분에 이제는 저전력 디바이스들을 클라우드로 연결할 수 있게 되었다. 문제는 어떤 무선 기술이 자신의 애플리케이션에 적합하냐는 것이다.

이 중에서도 Sub-1GHz 대역을 사용한 통신은 최장거리, 최저전력 소모, 전반적인 링크의 견고함을 달성할 수 있다.

긴 거리:

  • 주파수를 절반으로 낮추면 거리는 두 배가 된다: 주파수가 낮을수록 거리가 길어진다. 감쇠(attenuation)는 파장의 길이에 비례한다.
    Sub-1GHz 같은 저주파수는 고주파수보다 더 먼 거리를 도달할 수 있다.
  • 집안 전체와 인근까지 커버할 수 있다: 감쇠는 벽 같은 물체를 통과할 때 주파수에 따라 증가하므로, Sub-1GHz는 2.4GHz보다
    물체들을 더 잘 통과할 수 있다. 또한 저주파수는 “모서리를 도는 데” 더 우수하므로 실내 커버리지가 향상된다.
  • 협대역이 가능하다: Sub-1GHz 솔루션은 협대역 모드로 동작할 수 있어, 간섭의 가능성을 줄이고 거리를 늘린다.

견고성:

  • 혼잡한 대역을 피할 수 있다: 2.4GHz 대역은 블루투스®, Zigbee®, Wi-Fi® 등으로 인해 혼잡하다. 반면, Sub-1GHz ISM 대역은
    주로 낮은 듀티 사이클 링크에 사용돼 간섭 가능성이 낮다.
  • 간섭에 덜 취약하다: Sub-1GHz 솔루션은 협대역 모드로 동작할 수 있어 간섭 가능성을 낮춘다.
  • 주파수 호핑(frequency hopping)이 가능하다: TI 15.4 스택 소프트웨어를 사용해 주파수 호핑을 적용할 수 있다. 이로써 FCC
    대역으로 더 먼 거리를 달성할 수 있으며 대역내 간섭을 더 잘 방지할 수 있다.

초저전력:

  • 다른 기술들에 비해 저전력이다: 2.4GHz보다 적은 송신 전력으로 동일한 거리를 달성할 수 있다. 그러므로 Sub-1GHz는
    배터리 사용 애플리케이션에 사용하기 적합하다. TI의 SimpleLink™ Sub-1GHz CC1310 무선 마이크로컨트롤러(MCU)
    업계에서 가장 낮은 전력 소모를 달성한다.
  • 코인 셀 배터리로 다년간 동작할 수 있다: Sub-1GHz는 다른 트랜스미터들의 방해를 덜 받는 보다 조용한 환경에서 동작한다.
    그러므로 재시도가 적어, 배터리 수명을 연장할 수 있다.
  • 코인 셀 배터리를 사용해 20킬로미터가 가능하다: Sub-1GHz는 블루투스, 지그비, 와이파이와 비교해서 단순한 소프트웨어를
    사용해서 집안 전체를 커버할 수 있는 유일한 기술이다. 그러므로 전반적으로 전력 소모를 낮출 수 있다.

그림 1은 IoT 네트워크용으로 Sub-1GHz 기술의 주요 이점을 설명하고 있다.

개발 지원

추가 정보:

  • TI의 Sub-1GHz 솔루션에 관한 추가 정보: www.ti.com/sub1ghz
  • 새로운 TI 15.4 스택 소프트웨어 관련 블로그 포스트
  • TI는 어떻게 IoT를 이끌고 있는가?: www.ti.com/iot
  • 왜 Sub-1GHz인가?” 비디오
  • 주파수 호핑에 관한 백서 제공
  • CC1310 무선 MCU 기반 TI Design 레퍼런스 디자인 제공:
    • Sub-1GHz 성형 네트워크(star networks)용으로 10년 이상의 코인 셀 배터리 수명이 가능한 습도 및 온도 센서 노드 (TIDA-00484)
    • 10년간 코인 셀 배터리 사용이 가능한 저전력 무선 PIR 동작 탐지기 레퍼런스 디자인 (TIDA-00489)
    • Sub-1GHz 네트워크용으로 에너지 하베스팅 주변광 및 환경 센서 노드 레퍼런스 디자인 (TIDA-00488)

하기 사진 참조


그림 1: IoT에 Sub-1GHz를 사용해야 하는 이유