LPWAN이란? 저전력 장거리 무선 통신 기술의 특징은?

LPWAN 저전력 장거리 통신 기술.
요즘 같은 시대에 저전력이 필요할까? 무조건 멀리, 무조건 빨리, 더 깊은 곳까지, 장애물을 넘어서 통신이 되면, 무조건 좋은 게 아닐까?

이런 의문이 조금이라도 생긴다면,
LPWAN이 무엇이고, 왜 필요하고, 어떤 특징을 가지고 있는지 살펴보자.

 

 

LPWAN 이란?

LPWAN(Low Power Wide Area Network)은 저전력으로 장거리 통신을 지원하는 무선 네트워크 기술을 의미한다.

LPWAN의 특징은 이름에 모두 나와있다.

말 그대로, 저전력이고, 장거리 통신이 가능하고, 넓은 지역을 커버할 수 있도록 설계된 기술이다.

 

LPWAN이 필요한 이유?

LPWAN은 주로 소형 IoT(사물인터넷) 기기에서 사용된다. 여기까지만 설명해도, 왜 저전력이 필요한지 바로 이해하는 사람도 있을 것이다.

 

LPWAN은 소형 IoT 같은 사물인터넷 기기의 배터리 수명을 연장시켜 주는 역할을 하고, 넓은 지역에서 데이터 전송이 가능하도록 해주는 특징을 가지고 있다.

따라서 LPWAN은 저전력이기 때문에 배터리의 전력을 조금만 소비하기 때문에 배터리 수명을 수년간 유지할 수 있는 기기들을 만들 수 있어 유지보수 비용 절감 효과를 누릴 수 있다. 최대 수십 km까지 데이터 전송이 가능하도록 장거리 통신도 가능해서, 말 그대로 모든 사물이 네트워크에 연결되는 사물인터넷(IoT)에 제격인 기술인 것이다.

추가로, 기존 이동통신망보다 구축이나 운영 비용이 저렴하다는 특징도 가지고 있고, 그 덕분에 도심 외에 산간지역이나 농촌에도 비교적 쉽게 구축하고 사용이 가능해진다.

 

이러한 특징들과 저전력이 가능한 이유는, 저속 데이터 전송 특징도 가지고 있기 때문인데, 비교적 작은 크기의 데이터를 전송하는 IoT 특징에 맞게, 데이터 전송 속도는 느리지만, IoT 장비 간의 작은 신호, 이벤트를 송수신하기에는 속도에 큰 차이가 없다는 점에서 문제가 될 여지가 없으며, 오히려 느린 속도가 통신 안정성에는 도움을 줄수도 있다.

 

LPWAN의 주요 기술

LPWAN도 결국 네트워크이기 때문에 통신 규약, 다양한 프로토콜이 존재하며, 다양한 기술이 있다. 다양한 LPWAN 중 대표적인 4가지를 소개한다.

• LoRaWAN(Long Range WAN)
  • 비면허 주파수를 사용한다. 별 모양 기반의 네트워크 구조를 가진다.
  • 저전력과 장거리라는 LPWAN 기술의 기본이라고 볼 수 있다.
  • 스마트 시티, 농업, 산업 IoT 등 

• sigfox
  • 비면허 대역을 사용하며, 초저전력, 초장거리 통신을 지원한다.
  • sigfox 회사에서 만들어진 네트워크이다.
  • 자산 추적이나 환경이나 날씨 모니터링 등

• NB-IoT
  • LTE 같은 이동통신망 기반으로 동작해 보안이 비교적 좋다.
  • 이동통신망 기반이기 때문에 이동통신 주파수 대역을 사용한다.
  • 스마트 홈, 공공 인프라, 의료 IoT 등

• LTE-M
  • 기존 LTE망을 활용해 비교적 높은 데이터 속도와 이동성을 제공한다.
  • 기존 LTE망을 사용하기 때문에 이동통신 주파수 대역을 사용한다.
  • 차량 관제나 웨어러블 기기, 실시간 모니터링 등

 

LPWAN의 활용 사례

여기까지 이해했다면, 사실 LPWAN 어떻게 활용되는지 짐작하기 수월하다.

LPWAN은 크게 보면 IoT 전반적으로 사용되는 기술이며,

조금도 구체적으로 활용 사례를 들어본다면, 스마트 도시, 스마트 농업, 물류 및 자산 추적, 스마트 측정 등에 사용된다.

스마트 도시에서는 넓은 지역의 주차 관리, 가로등 제어, 대기질, 환경 모니터링 등에 활용할 수 있고,

스마트 농업은 그 넓은 농지의 토양 수분 센서, 가축들, 논 밭에 자동으로 적절한 양의 물을 공급하는 시스템을 만들기에도 적합하다.

넓은 지역 하면, 택배, 운송을 빼놓을 수 없다. 화물 추적이나 컨테이너 모니터링에도 사용될 수 있고, 수도, 전기, 가스 사용량을 원격으로 측정하는데도, 저전력, 장거리 무선 통신은 굉장히 유용한 기술이다.

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시대가 아무리 좋아져도 무조건 고성능, 빠른 속도가 좋은 것은 아니라는 것을 생각해 볼 필요가 있다. 무선이라는 요소도 좋아진 시대에서는 필수가 되어가기 때문이다. 그런 의미에서 속도를 조금 낮추더라도, 저전력을 챙기는 기술이 더 나은 기술 발전이라는 것을 새삼 깨닫게 된다.

또한, 저전력이라도 얼마나 전력을 줄이고, 얼마나 장거리를 통신하고, 어느 정도의 속도까지 허용할 것인가에 대한 세세한 기술을 가지고, 사용 목적과 환경에 따라 적절하게 선택하면, LPWAN 기술은 다양한 분야에서 무궁무진하게 활용될 수 있을 것이다.