IoT용 새 LTE 표준, 'LTE-M'과 'NB-IoT' 확산

5G에서 기대를 모으는 훌륭한 기능 가운데 하나가 수백만 개의 소형 저전력 IoT 기기를 연결하는 새로운 방식이다. 하지만 5G가 확산하기를 기다리지 않아도 된다. IoT에 특화된 새로운 LTE 표준 2개가 이미 등장했기 때문이다.


Credit: Stephen Lawson

새로운 표준인 LTE-M과 NB-IoT는 지난 해 완성됐다. 다음 주 열리는 MWC(Mobile World Congress)에서 일부 차세대 통신 기기와 함께 선보일 예정이다. 이들 제품은 2020년에 상용화가 예정돼 있다.

현재 주요 통신사가 IoT를 도입하려는 기업을 위해 LTE를 업그레이드해 LPWAN(Low-Power, Wide-Area Network)을 제공하려 한다. 일부 업체는 이미 판매를 시작했다. 오범(Ovum)의 애널리스트 대릴 스쿨라는 "통신사별 서비스를 비교하고 이들과 논의해 자사의 네트워크 계획을 파악할 수 있을 만큼 진전된 상태다"고 말했다.

기업이 멀리 떨어진 사물을 네트워크에 연결할 때 완전한 통신 서비스를 모든 곳에 적용하기에는 공간이나 전력이 부족한 경우가 많다. 그래서 지난 수년간 일부에서는 특수한 산업용 네트워크를 사용했고, 심지어 LTE보다 저렴하고 에너지 소모가 적다는 이유로 2G를 사용하는 곳도 있었다.

하지만 구형 셀룰러 네트워크가 점차 서비스 종료되면서 IoT 전용으로 개발된 새로운 기술이 등장하기 시작했다. 시작은 시그폭스(Sigfox)와 인제뉴(Ingenu) 같은 스타트업이었다. 이후 통신 업체도 기업이 자체적으로 도입할 수 있는 LoRaWAN을 이용해 이 변화에 동참했다. 이제 LTE까지 등장하면서 상황이 다시 또 변할 가능성이 생겼다.

일부 통신사는 이미 LoRaWAN을 사용하고 있지만 새로운 LTE 표준의 등장으로 더 많은 대형 통신사가 여기에 이름을 올릴 것으로 보인다. AT&T는 이번 달 속도를 높여 올 해 중순까지 미국 전역에서 LTE-M을 제공할 계획이다. 프랑스의 오렌지(Orange)와 한국의 SK텔레콤도 LTE-M 구축을 추진하고 있다. 보다폰(Vodafone), 텔레포니카(Telefonica), 더치 텔레콤(Deutsche Telekom) 등은 저전력 NB-IoT 시스템을 밀고 있다.

스쿨라에 따르면, 향후 2년 동안 대도시 대부분이 이들 두 기술의 서비스 지역이 될 것으로 보인다. 톨라가 리서치(Tolaga Research)의 애널리스트 필 마샬은 "NB-IoT는 유럽에서 더 인기가 있고 미국에서는 LTE-M이 더 주목받고 있다. 그러나 전반적으로는 아직 초기 단계일 뿐이다"라고 말했다.

스쿨라는 "기존의 통신사는 완전히 새로운 네트워크를 배치할 필요가 없기 때문에 서비스 지역 측면에서 이점이 있다"라고 말했다. 실제로 새로운 표준은 소프트웨어 업그레이드를 통해 대부분 적용할 수 있다(물론 도달거리도 중요하다. 인제뉴는 자사의 신호가 시골 지역에서 최대 300킬로미터까지 도달할 수 있다고 주장한다).

LTE-M은 새로운 이동통신 표준 중에서 속도가 더 빠르며 메가비트(Megabit)의 속도를 지원하고 셀(Cell) 사이의 핸드오프(Handoff)를 포함해 모바일 서비스에 적합하게 개발됐다.

NB-IoT는 업스트림이 약 250Kbps로 느리지만 배터리 사용 시간이 더 길다. 둘 다 일반적인 LTE보다 서비스 범위가 길고 벽과 바닥을 더 잘 통과하는 특성을 갖고 있다.

실제 현장 적용 사례도 하나 둘씩 나오고 있다. AT&T의 LTE-M 네트워크는 추적 가능한 선적용 컨테이너, 스마트 보관 팔레트, 사람들이 선택한 음료 관련 정보를 저장하는 소다 분수 등에 시범적으로 적용돼 있다. 보다폰은 주차 공간 센서와 수도 계량기에서 NB-IoT를 적용하는 사례를 공개했다.

한편 인제뉴는 미국에 위치한 스타트업으로 RPMA(Random Phase Multiple Access)라는 특허 기술을 보유하고 있다. 미국 인구의 약 25%에 서비스를 제공하고 있으며 올해 70%에 도달하는 것이 목표이다. 30여 개 국가의 업체가 RPMA 네트워크를 구축 중이거나 인제뉴와 계약을 체결했다. RPMA는 40Kbps의 업로드와 10Kbps의 다운로드를 제공한다.

프랑스의 스타트업 시그폭스는 자국 내 네트워크가 있으며 5개 유럽 국가에서 서비스를 제공하고 있으며 미국, 독일, 브라질, 일본 등 20여 개 국가에서 서비스를 제공하고 있다. 속도는 초당 수백 비트 수준이지만 효율성이 높은 프로토콜이어서 여러 개의 작은 메시지를 전송하며 배터리 사용 시간도 늘릴 수 있다고 업체 측은 설명했다.

마샬은 "저전력 IoT 네트워크가 필요한 기업이라면 투자를 하기에 좋은 시기이다"라고 말했다. 그러나 이런 네트워크를 선택하려면 속도와 서비스 범위 외에도 고려할 요소가 많다. 예를 들면 다음과 같은 것들이다.

- 보안과 예측 가능성: 네트워크를 통해 이동하는 데이터가 기업에 얼마나 민감하고 필수적인 데이터인지 판단해야 한다. 현재 LTE-M과 NB-IoT는 통신사가 접속과 우선순위를 통제할 수 있는 네트워크에서 라이선스 스펙트럼을 통해 운용된다. 스쿨라는 "보안과 신뢰성이 중요한 애플리케이션이라면 다소 비싸더라도 이들을 사용하는 것이 더 유리하다"라고 말했다. 반면 인제뉴, 시그폭스, LoRaWAN은 비 라이선스 대역을 사용해 다른 네트워크로부터 간섭이 있을 수 있다.

- 긴급성: 시의적절한 데이터에 의존해 특정 작업을 처리해야 하는 애플리케이션은 긴급성을 제공하는 네트워크를 선택해야 한다. 반면 농작물 상태 모니터링 등에는 메시지 수신 여부를 확인하지 않는 시그폭스의 네트워크가 더 적합하다.

- 하드웨어: 장치 비용도 주요 판단 요소다. 마샬은 "특정 기술을 위한 무선 기기 비용만 비교해선 안된다. LPWAN는 하드웨어가 단순하고 널리 사용되는 900MHz와 2.4GHz 비 라이선스 대역 등의 공통 무선 주파수를 사용한다는 것이 장점이다. 그러나 IoT 기기에는 GPS와 다양한 센서 등 다른 부분도 있을 수 있으므로 전체 구축 비용을 고려해 비교해야 한다"라고 말했다.

- 수명: IoT는 장기적인 투자다. 네트워크는 비용 부담이 크고 위험성도 높으므로 장기적으로 보고 선택해야 한다.

물론 지금 등장하는 새로운 기술이 모두 성공할 것으로 장담할 수는 없다. 그런 점에서 통신 서비스 업체는 마련된 표준을 이용만 하면 되므로 이점이 있다. 스쿨라는 "사실 통신 서비스 업체는 IoT에 사활을 걸 필요가 없고 실제로 그렇게 하고 있다"고 말했다. ciokr@idg.co.kr