사물인터넷에 활용되는 무선통신 기술들 간략하게 정리

1. 『 사물인터넷에 활용되는 무선통신 기술』
김남억
1

2. SBA
2
1. 개요
2. SmartHome RF 기술
3. SmartWorld RF 기술
목차

3. SBA
3
1. 개요
 SmartHome & Wireless

4. SBA
4
1. 개요
 Smart World & Wireless
Smart World & Wireless
• WiFi
• 3G/4G/5G
• Sigfox
• LoRa Network
• Wireless Mbus
• 6lowPAN
• Enocean
• Weightless
• DASH 7
• ……..

5. SBA
5
1. 개요
 802.11’s Place

6. SBA
6
2. SmartHome_WiFi
 Wi-Fi Alliance
Wi-Fi Alliance (WFA)는 WLAN의 국제화 및 인증을 위해 1999년에 설립
현재 600개 이상의 회원사가 참여하고 있으며, 그 수는 계속 늘어나고 있음
기본적으로 Wi-Fi라는 이름으로 나가는 device는 WFA를 통해서 certification받아야 함
Wi-Fi CERTIFIED n, Wi-Fi CERTIFIED ac, Wi-Fi Direct, Miracast 등은 certification program 이름임
 Wi-Fi Alliance 표준 종류
응용 기술
(상위 Layer, Application)
Wi-Fi Alliance
무선 접속 기술
(PHY/MAC)
IEEE 802.11- PHY/MAC 기술 규격 개발 - 802.11 인증 규격 개발
- 제품 인증 (연계 시험소)
- 인증 마크 획득
기술 협력
- 인증 마크 획득
- 기술 규격 개발
- 인증 규격 개발
- 제품 인증
인증 표준
기술 표준 (+인증)
상위 계층(서비스) 표준 필요

7. SBA2. SmartHome_WiFi
 IEEE 802.11 Revisions
7

8. SBA2. SmartHome_WiFi
 IEEE 802.11 Standards Pipeline
8

9. SBA2. SmartHome_WiFi
 WiFi의 Big Trend
9

10. SBA2. SmartHome_WiFi
 WiFi 비교
구분 802.11b 802.11a 802.11g 802.11n 802.11ac
주파수 2.4GHz 5 GHz 2.4 GHz 2.4GHz , 5GHz 5GHz
전송방식 DSSS OFDM OFDM OFDM OFDM
변조방식 CCK BPSK,QPSK,16QAM,
64QAM
BPSK,QPSK,16QAM,
64QAM
BPSK,QPSK,16QAM,
64QAM
BPSK,QPSK,16
QAM,
64QAM ,256Q
AM
거리 70~100m 15~35m 50~80m 실내 70m
실외 250m
100m
채널 대역폭 20MHz 20MHz 20MHz 20/40MHz 20/40/80/160M
Hz
최대
다운로드속
도
11Mbps 54 Mbps 54 Mbps 600Mbps 6.93Gbps
장점 저가제품으로
구현 가능
간섭현상이 상대적으
로 낮음
802.11b와 호환 802.11b와 802.11g
와 호환가능
고속통신
(초고화질 HD
영상 전송)
단점 블루투스와
간섭현상 발
생
위성통신 주파수를
사용하기때문에 일부
국가에서는 사용할
수 없음
블루투스와
간섭현상 발생
WEP, WPA, TKIP
미지원
5GHz는 통신위
성 주파수 대역
10

11. SBA
11
2. SmartHome_WiFi
 2.4GHz Channel
[802.11 b 파형]
[802.11 a/g 파형]

12. SBA
12
2. SmartHome_WiFi
 802.11n
• MIMO 적용, 40MHz 채널 대역 사용으로 최대 데이터 전송률을 600Mbps로 향상 시킴
• OFDM에서는 20MHz 대역을 3.125KHz 크기의 Subcarrier 로
나눈 총 64개의 Subcarrier로 구성 됩니다.
3.125Khz * 64 = 20 MHz
• 11n 혹은 HT에서는 데이터 전송용으로 4개 더 많은 총 52개의
Subcarrier가 데이터 전송에 사용. 이로 인해 11Mbps가 늘어난
65Mpbs가 최대 throughput이 됨

13. SBA
13
2. SmartHome_WiFi
 802.11n
• 가드인터벌을 400nsec으로 두어 802.11 a/g대비 감소된 만큼 Subcarrier를 사용할 수 있게 되어 전체
throughput은 72Mbps가 됨.
• 채널 본딩(bonding)
802.11n 에서는 인접한 2개의 채널을 묶어서 사용을 할 수 있습니다. 인접한 주파수 채널을 묶기 때문
에 그 사이에 간섭방지를 위해 데이터용으로 사용하지 않던 Subcarrier들을 데이터용으로 사용 할 수
있게 되어 4개의 Subcarrier를 더 확보하여 6Mbps의 throughput을 더 얻을 수 있게 된다.
40Mhz채널 본딩으로 얻어지는 throughput은 가드 인터벌에 의해 72Mbps x2(채널본딩) + 6Mps(인접
채널 방지용 Subcarrier복원)=150Mbps가 됨.

14. SBA
14
2. SmartHome_WiFi
 802.11n

15. SBA
15
2. SmartHome_WiFi
 802.11ac
• 채널 대역폭의 확대, 80MHz와 160MHz채널 대역폭
• 8개의 공간적 스트림까지 지원(8xMIMO), 256QAM 지원

16. SBA
16
2. SmartHome_WiFi
 802.11ac Frequency allocation

17. SBA
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2. SmartHome_WiFi
 안테나 개수에 따른 Wi-Fi 신호 강도 및 범위의 관계

18. SBA
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2. SmartHome_WiFi
 802.11ad(WiGig®)
• 60GHz 대역을 이용해 WLAN환경에 맞는 PHY/MAC 표준 제정.
• Channel B/W :2.16GHz, , Spatial Stream 개수 : 1
• Peak PHY Rate : 6.7Gbps
• 빔포밍(Beamforming)을 통해 신호 강도를 극대화,10m이내 근거리

19. SBA
19
2. SmartHome_WiFi
 802.11ad_ 주파수 할당

20. SBA
20
2. SmartHome_WiFi
 802.11ah
• 1GHz 미만(Sub-1GHz) 주파수 대역 중 TVWS(TV White Space)가 사용하지 않는 대역을 이용해
서 스마트그리드, 센서네트워크 및 M2M과 같은 서비스를 지원하는 것을 목표로 하는 표준.
• 1Km까지 확장된 커버리지를 제공하며 100Kbps이상의 data rate을 제공.
• Sub 1GHz 밴드(S1G band)에서 PHY data service access point(SAP)에서 측정했을 때 최대
aggregate Multi-Station data rate이 20 Mbps를 지원하는 모드를 최소한 하나 이상 지원.
• OFDM PHY 변조를 사용
• Outdoor 응용을 위해 2007 개가 넘는 단말에 대한 association을 지원(8000개까지 지원)
• 802.11 시스템의 네트워크 구조를 유지, 802.15.4및 802.15.4g 디바이스와의 coexistence를 지
원.
• 배터리를 사용해 동작하며 긴 배터리 교체 주기를 갖는 단말을 위한 향상된 파워 세이빙을 지
원.
• 5GHz에서 동작하는 802.11a/n 디바이스에 대한 BackwardCompatibility 를 지원.
• 5GHz에서 동작하는 802.11a/n 디바이스에 대한 Coexistence를 보장.
• Channel B/W : 1/2/4/8/16 MHz, Spatial Stream 개수 : 4
• Peak PHY Rate : 346.7 Mbps(16MHz BW,256QAM)

21. SBA
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2. SmartHome_WiFi
 802.11ah 주파수 현황

22. SBA
22
2. SmartHome_WiFi
 802.11ah USE Cases(Smart Grid)

23. SBA
23
2. SmartHome_WiFi
 802.11af(Super-WiFi)
• TV방송대역 중에서 지역적으로 사용하지 않고 비어있는 대역(Tv White Space)을 활용하여 부족한 주
파수 자원을 효율적으로 사용한 WLAN기술
• Channel B/W : 6,7,8 MHz
• Coverage <1Km

24. SBA
24
2. SmartHome_WiFi
 802.11af(Super-WiFi)

25. SBA
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2. SmartHome_WiFi
 802.11af_Data rates

26. SBA
26
2. SmartHome_WiFi
 Spec에 따른 Cover 범위

27. SBA
27
2. SmartHome_WiFi
 WiFi 사양 결정

28. SBA
28
2. SmartHome_WiFi
 PCB layout
• RF trace is 50 ohm impedance matching
• USB is differential 90 ohm impedance matching
• PCIe is differential 100 ohm impedance matching

29. SBA
29
2. SmartHome_WiFi
 Ant. 배치 주의 사항
• 같은 위상의 Ant.는 25mm 이격 시 Isolation(10dB)확보
• 다른 위상의 경우 25mm 이격 시 Isolation(20dB)확보
• Ant.와 Noise발생 부품들과는 최대한 이격 (Noise발생 부품:HDD,LED, SMPS,DDR,CPU등)
• 서로 다른 Wireless System 경우 Isolation 20dB 확보를 위해 Ant. 최소 10cm이상 이격.
• Ant.는 모든 금속성 재질로부터 최소 32mm(λ/4)이상 공간 이격 필요
• 자성 물질인 경우 64mm(λ/2)이상 이격 거리 확보
• Ant.전방에 금속성 재질이 없어야 함

30. SBA
30
2. SmartHome_WiFi
 WiFi Test Chamber 및 장비

31. SBA2. SmartHome_WiFi
 국내 전파법 이해
• 주파수, 전파형식(방통위 고시_제 2013-1호)
주파수(㎒) 전파형식 비 고
2400∼2483.5
5725∼5825
F(G,D)1(2,7)C(D,E,F,W)
A2(7,9)F(W)
F9W
※ "해당 무선설비는 운용 중 전파혼신 가능성이 있음“ 이라는 문구
를 동 설비의 잘 보이는 곳에 표시할 것
※ 제작자 및 설치자는 해당 무선설비가 전파혼신 가능성이 있으므
로 인명안전과 관련된 서비스는 할 수 없음을 사용자 설명서 등
을 통하여 운용자 및 사용자에게 충분히 알릴 것
※ 5825∼5850 ㎒주파수대역의 채널탐색을 위한 수신기능을 탑재할 수 있
다.
31

32. SBA2. SmartHome_WiFi
 국내 전파법 이해
• 점유주파수대폭, 전력밀도, 공중선 절대이득 (방통위 고시_제 2013-1호)
점유주파수대폭 전력밀도 공중선 절대이득 비고
0.5㎒ 이상
26㎒ 이하
10㎽/㎒ 이하 6㏈i 이하
(다만, 고정형 점대점
통신용 무선설비는
20㏈i 이하일 것주2))
※전력밀도는 평균치이며, 공중선
절대이득이 기준치를 초과한 경
우에 초과한 값만큼 전력밀도가
저감할 것
26㎒ 초과
40㎒ 이하
5㎽/㎒ 이하
40㎒ 초과
80㎒ 이하
2.5㎽/㎒ 이하
40㎒ 초과
60㎒ 이하 주1)
0.1㎽/㎒ 이하 6㏈i 이하
주1) 2400∼2483.5㎒를 사용하는 기기에 한함
주2) 다음의 문구를 기기의 사용자 설명서에 명시할 것
“법에 의해 전방향 전파발사 및 동일한 정보를 동시에 여러 곳으로 송신하는 점-대-다지점 서비스에의 사용은
금지되어 있습니다.”
32

33. SBA2. SmartHome_WiFi
 국내 전파법 이해(60GHz 대역)
• 사용주파수 대역 :57~64GHz
• 공중선 전력 : 500mW*(27dBm)이하. 단, 무지향성 안테나 사용 시 100mW이하
• 전력밀도는 13 dBm/MHz
• 등가등방복사전력은 43 dBm 이하일 것. 다만, 고정형 점대점(Point to Point) 통신용의 경우 등가등방
복사전력은 57 dBm 이하일 것.
• 공중선 절대이득은 16 dBi 이하일 것. 다만 공중선 절대이득이 기준치를 초과한 경우에는 초과한 값
만큼 공중선 전력을 저감할 것.
• 불요발사기준(등가등방복사전력)은 -10dBm이하
• 57∼58 ㎓ 주파수대역에서, 등가등방복사전력 27 ㏈m을 초과하는 장비의 경우 사용자 설명서 표지에
다음의 문구를 표기하여야 한다.
“전파천문안테나로부터 반경 300 m 범위 이내에 설치하고자 하는 경우에는 천문대와 사전 합의하여
야 함 ”
33

34. SBA
34
2. SmartHome_WiFi
 한국의 주파수 분배 현황

35. SBA2. SmartHome_WiFi
 WiFi Regulatory Reference
FCC definition
Freq Range 2400 ~ 2483.5 MH
z 5150~5250MHz 5250~5350MHz 5470~5725MHz 5725~5825MHz
ch1~ch11 15.407 , UNII-1 15.407 , UNII-2
15.407 , UNII-2 extend
ed
15.247 , UNII-3/I
SM
15.247, ISM Band DFS request DFS request
MAX Power 30dBm(PK) 17dBm(PK) 24dBm(PK) 24dBm(PK) 30dBm(PK)
ETSI definition
Freq Range
2400 ~ 2483.5 MH
z 5150~5250MHz 5250~5350MHz 5470~5725MHz 5725~5825MHz
ch1~ch13 ETSI 301-893 ETSI 301-893 ETSI 301-893
Restricted BandETSI 300-328 DFS request DFS request
MAX Power
20dBm(EIRP)(AVG
) 23dBm(EIRP)(AVG) 23dBm(EIRP)(AVG) 30dBm(EIRP)(AVG)
Japan definition
Freq Range
2400 ~ 2483.5 MH
z 5150~5250MHz 5250~5350MHz 5470~5725MHz 5725~5825MHz
ch1~ch14 W52 W53 W56
Restricted BandTELEC DFS request DFS request
MAX Power 10mW/MHz 10mW/MHz 10mW/MHz(TPC) 10mW/MHz
Korea definition
Freq Range
2400 ~ 2483.5 MH
z 5150~5250MHz 5250~5350MHz 5470~5650MHz 5725~5825MHz
ch1~ch13 KC KC KC (ch100 ~ 128)
KCKC DFS request DFS request
MAX Power 10mW/MHz 2.5mW/MHz 10mW/MHz 5mW/MHz 10mW/MHz
(General saying) BAND-1 BAND-2 BAND-3 BAND-4
35

36. SBA2. SmartHome_WiFi
 물질에 따른 투과율
물질 투과 손실(dB)
철근 콘크리트 벽 20~30
건물 층간 20~30
종이 20~28
금속 코딩 유리 18~26
콘크리트 벽 13~18
복도 코너 10~15
대리석 7~18
철조망 5~12
물(어항) 6~11
합판 4~6
석면 3~7
플라스틱 2~6
석고보드 2~5
유리 2~5
36

37. SBA2. SmartHome_WiFi
 Wi-Fi Direct
• AP가 없이 Wi-Fi로 기기간 연결
• Use Cases
• 데이터 전송, A/V Streaming, File/Contents Sharing 등
• 장점
• 자유로운 Topology 형성 및 높은 수준의 보안
• P2P 통신 뿐만 아니라 Concurrent Operation 가능
• Access Point(AP)와 연결된 동시에 Clients과 Wi-Fi로 연결
P2P Client
Printer
P2P Group Owner
Phone
P2P Group
Concurrent Operation
P2P 통신
37

38. SBA2. SmartHome_WiFi
 Wi-Fi Serial Bus
• USB의 wired connection을 Wi-Fi로 대체
WSB WSB
USB USB
USB Host USB Peripheral
Wi-Fi Direct Wi-Fi DirectWi-Fi
• Topology
WSB Peripheral
PrinterWSB Host
Phone
One-to-One WSB Group
WSB Host
Tablet
WSB Peripheral TV
WSB Peripheral
Projector
WSB Peripheral
Camera
WLAN AP
One-to-N WSB Group
38

39. SBA2. SmartHome_WiFi
 Wi-Fi Display
• Wi-Fi Direct 기반으로 영상/음성 contents 공유 기술
• Display 기기로 A/V영상을 무선 전송
Office Mobile
(Laptop,
Notebook,)
Game Console
(Xbox, PS3, etc)
Use case
TV, Monitor or another
Laptop
39

40. SBA
40
2. SmartHome_Bluetooth
 Bluetooth 정의
• Ericsson 이 1994년 최초로 기술을 개발하여 상용화한 무선 기술.
• 1998년 Ericsson, Nokia, Intel, Toshiba and IBM에 의해서 BT SIG가 결성되면서
글로벌적인 상용화
• 2.4GHz ISM(Industrial, Scientific, Medical) 대역 사용
• Carrier frequency : f=2402+k MHz (k=0…78)
• FHSS(Frequency Hop Spread Spectrum) 방식 사용 [TDD(Time Division Duplex)]
1 hop/packet, 1600 hop/s for 1 slot packet, 1 slot : 625uS
• Channel bandwidth : 1MHz(-20dB) 220KHz(-3dB)
• 3 power classes :
Class 1 : Maximum output power of 20 dBm [100mW] (통신거리 약 100m)
Class 2 : Maximum output power of 4 dBm [2.5mW] (통신거리 약 30m)
Class 3 : Maximum output power of 0 dBm [1mW] (통신거리 약 10m)

41. SBA
41
2. SmartHome_Bluetooth
 Bluetooth Network
• Master는 최대 7개의 Slave가 연결되어 하나의 Piconet 형성
• Piconet상의 모든 device들은 Master의 frequency hopping 순번과 시간에 동기화 된다
• 하나의 device가 두 개 이상의 piconet에 참여되어 있는 상태를 Scatternet 이라고 한다

42. SBA
42
2. SmartHome_Bluetooth
 Bluetooth 동작방식

43. SBA
43
2. SmartHome_Bluetooth
 Bluetooth Spec Overview
•

44. SBA
44
2. SmartHome_Bluetooth
 Bluetooth 4.1
• 공존성(Coexistence)향상 : 블루투스와 LTE 무선이 서로 통신 상태를 조정해 가까운 대역폭으로 인한
간섭 현상을 줄여준다.
• 더 나은 연결(Better Connections) : 블루투스 연결 장치끼리의 거리가 증가해 잠시 연결이 끊어지게
되면, 블루투스 4.1 장치는 거리 내로 되돌아올 시 자동으로 재 연결.
• 데이터 전송 개선(Improved Data Transfer) : 블루투스를 사용하는 악세서리 장치(헬스 기구) 등과의 통
신 전송 상태를 보다 효율적으로 개선.
• 개발자에게 더 많은 유연성 제공(More Flexibility to Developers) : IPV6 사용, 128bit AES암호화 추가
 Bluetooth 4.2
• Bluetooth 4.0 대비 전송속도 2.5배 증가.
• IPv6와 6LoWPAN 지원
• 사용자의 허락 없이 블루투스 기기 위치 추적 불가

45. SBA
45
 Bluetooth Classic
• Wireless devices, streaming rich content like video and audio
• 충분한 데이터를 전달할 수 있는 통신 방식
 Bluetooth Smart
• Sensor devices, sending small bits of data
• BLE를 이용하여 저전력으로 짧은 데이터를 전달하는 규격
 Bluetooth Smart Ready
• Bluetooth Classic + Bluetooth Smart
2. SmartHome_Bluetooth

46. SBA
46
2. SmartHome_Bluetooth
 Bluetooth Spec Compare
Bluetooth Classic Bluetooth Low energy
Frequency 2.4GHz 2.4GHz
Range 10 to 100 meters Max ~ 50m(10dBm)
Data Rate 1~3Mbps 1Mbps
Application
throughput
0.7~2.1Mbps 0.2Mbps
Modulation GFSK,DPSK(EDR) GFSK
Average Data
Packet
Hundreds of Octets 8~27 Octets
Security 64b/128b and applications layer
user defined
128b AES and application layer
user defined
Network
Topology
Piconet(with Scatternet) Star-bus
Ack Packet
length
126us 80us

47. SBA
47
2. SmartHome_Bluetooth
 Bluetooth Spec Compare
Bluetooth Classic Bluetooth Low energy
Time to transfer
1Mbyte
DH1 = 18.2 s
DH5 = 8.8 s,
3-DH5= 2.9s
13.9s
CRC Strength 16 24
Protocols
Supported
by Host
14 3
Min protocols for
application
3 (SDP, L2CAP, App Protocol) 2 (ATT, L2CAP)
1 MB using BR 8.81s 13.93s
1 MB using DER 2.93s 13.93s
1 MB using HS <1s 13.93s
L2CAP overhead 4 to 12 octets 4 octets

48. SBA
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2. SmartHome_Bluetooth
 Bluetooth Smart Protocol

49. SBA
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 Bluetooth Channels
• 3개의 Advertisement 채널(37,38,39)와 37개의 Data Channels로 구성
• Beacon은 3개의 Advertisement로 구성되어서 WiFi CH인 1,6,11 CH과는 물리적으로 겹치지 않게 구성
2. SmartHome_Bluetooth

50. SBA
50
2. SmartHome_Zigbee
 Zigbee
• 저전력, 저가격, 사용의 용이성을 가진 근거리 무선센서 네트워크의 대표적 기술
• 2003년 IEEE 802.15.4 작업분과위원회에서 표준화된 PHY/MAC 층을 기반으로 상위 Protocol 및
Application을 규격화한 기술
• 주파수 대역별 특징
구분 2.4GHz 868Mhz 915Mhz
국가 Worldwide 유럽 미국
Data Rate 250Kbps 20Kbps 40Kbps
Channel 11~26 1 10
DSSS 32-chip PN code 15-chip PN code
Modulation O-QPSK BPSK
Symbol Rate 62.5Ksym/s 20Ksym/s 40Ksym/s
Chip Rate 2.0M chips/s 300K chips/s 600K chips/s
Sensitivity -85dBm -92dBm

51. SBA
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2. SmartHome_Zigbee
 Zigbee Stack

52. SBA
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2. SmartHome_Zigbee
 Zigbee Channel

53. SBA
53
2. SmartHome_Zigbee
 Zigbee Standard Overview

54. SBA
54
2. SmartHome_Zigbee
 Zigbee Mesh topology

55. SBA
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2. SmartHome_Z-WAVE
 Z-WAVE
• 덴마크 회사인 Zensys(현재 SigmaDesign이 인수)와 Z-wave Alliance에서 개발한 상호운용성을 가지
는 무선통신 프로토콜
• 가정 자동화와 센서 네트워크와 같은 저전력과 저 대역폭을 요구하는 장치를 위해 설계
• 325개의 회사가 가입, 1350개 정도의 제품
• 대역폭 : 9,600bit/s, 40Kbit/s, 100Kbit/s
• 변조방식 : GFSK
• 거리 : 옥외에서 최대 75미터
• ITU G.9959(MAC/PHY)기반, Mesh network topology 지원
• Interoperability, Compatibility 이 강점
• Max. network nodes : 232
• Power consumption : 1uA(sleep), 23mA(RX), ~36mA(Tx)
• 나라별 주파수 대역
미국/캐나다 : 908.4MHz, 유럽 : 868.4Mhz, 일본 : 922~926Mhz, 호주 : 921.4Mhz
한국 : 919.7Mhz, 921.7Mhz, 923.1Mhz(2013년 할당, channel width 400Khz)

56. SBA
56
2. SmartHome_Z-WAVE
 Z-WAVE Protocol Stack

57. SBA
57
3. SmartWorld_3G
 3G(WCDMA/UMTS/HSDPA/HSPA+, GSM/GPRS)
• WCDMA(Wideband Code Division Multiple Access, 광대역 부호 분할 다중 접속)
- 3G 도입 시기에 서비스가 시작되었으며 초기 영상통화 혼들이 사용했던 기술 표준
• UMTS(Universal Mobile Telecommunication System)
- WCDMA를 기술표준으로 하여 유럽과 일본 주축의 3GPP에 의해 표준화
- 이론상 1920Kbps(240KB/s)의 속도로 전송이 가능
- WCDMA 에어 인터페이스와 GSM의 애플리케이션, AMR과 EFP과 같은 GSM에서 사용되는 Codec들의
조합
- 구현에서 Uplink 1900MHz와 Downlink 2100MHz상에서 5MHz채널 한 쌍을 사용
- 단말기의 무거운 무게와 짧은 배터리 시간 그리고 완전한 VOD지원을 위해서는 기지국이 1~1.5Km마
다 위치해야 함

58. SBA
58
3. SmartWorld_3G
 3G(WCDMA/UMTS/HSDPA/HSPA+, GSM/GPRS)
• HSDPA(High Speed Downlink Packet Access, 고속하향 패킷 접속)
- WCDMA를 확장한 고속 패킷 통신규격으로 3GPP가 2002년 3월 발표한 Release5의 핵심기술인 고속데
이터패킷 접속규격으로 WCDMA 표준에서 패킷 기반의 데이터 서비스
- 다운로드는 이론상 최대 14.4Mbps(1.8MB/s), 업로드는 최대 5.8Mbps(0.725MB/s)의 속도로 전송 가능
• HSPA+(Evolved HSPA)
- WCDMA를 확장한 이동통시모듈의 규격으로 3GPP 기술표준 Release7에 기술
- MIMO와 64QAM을 이용하여 이론적인 최대 다운로드 속도는 168Mbps이며 업로드는 22Mbps

59. SBA
59
3. SmartWorld_4G
 4G(LTE, LTE-A)
• LTE(Long Term Evolution, 3.9G)
- HSDPA보다 한층 진화된 휴대전화 고속 무선 데이터 패킷통신규격.
- 3GPP가 2008년 12월 확정한 무선 고속 데이터 패킷 접속규격인 Release8을 기반
- 반송파 대역폭을 1.4MHz에서 20MHz까지 조정이 가능하며, TDD와 FDD를 이용한 전이중통신 지원
- Bandwidth : 1.4/3/5/10/15/20 MHz
- Peak Data Rate
Case Data Rate(Mbps)
Downlink
(64QAM, 20MHz)
2x2 MIMO 150.8
4x4 MIMO 302.8
Uplink
(20MHz)
16QAM 51
64QAM 75.4

60. SBA
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3. SmartWorld_4G
 4G(LTE, LTE-A)
• LTE 단말 카테고리

61. SBA
61
3. SmartWorld_4G
 4G(LTE, LTE-A)
• LTE-A(LTE Advanced)
- 3GPP에서 2011년 3월 Release 10을 기반으로 완성한 WCDMA 계열의 4G
• 반송파 집적(Carrier Aggregation)기술
- 전송에 사용하는 채널 대역폭을 확장하여 전송 성능과 최대 데이터 속도 및 주파수 사용 효율을 향상
하기 위한 기술
- LTE 주파수를 최대 5개를 묶어서 하나의 주파수처럼 사용하는 기술
- 최대 데이터 전송 속도 DL : 1Gbps, UL:500Mbps달성 가능

62. SBA
62
3. SmartWorld_4G
 4G(LTE, LTE-A)
• MIMO 기술
- LTE-A의 공간다중화(SM):LTE보다 안테나 포트 수 증가시킴
- DL일 경우 기본적으로 4x4, 최대 8x8 MIMO지원
- UL일 경우 기본적으로 2x4, 최대 4x4 MIMO지원
• Uplink에서 Spatial Multiplexing(SM)을 사용하여 Peak data reate증가

63. SBA
63
3. SmartWorld_4G
 4G(LTE, LTE-A)
• CoMP(coordinated Multi-point Transmission/Reception) 기술
- 셀 간 협력을 하는 전송기술로 높은 데이터 속도를 가지는 Coverage를 개선하고 셀 edge의
throughput 및 시스템의 throughput을 증가시킴
- 셀 경계 지역 단말의 데이터 전송 속도를 향상시키는 것
• LTE-A망에서 Relay
- 고속 데이터가 전송되는 Coverage를 넓히거나, 임시 네트워크를 설치하거나, 셀 edge의
throughput을 향상시키거나, 새로운 커버리지를 제공하는 데 사용

64. SBA
64
3. SmartWorld_4G

65. SBA
65
3. SmartWorld_4G

66. SBA
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3. SmartWorld_5G
 5G(LTE, LTE-A)
• 차세대 이동통신으로 아직 표준은 없는 상태(IMT-2020)
• ITU-R의 5G 이동통신 표준화 일정 및 핵심 성능

67. SBA
67
3. SmartWorld_5G
• 5G포럼의 5G 요구사항 • 삼성의 5G 요구사항
• METIS 5G 요구사항
- METIS 2020(Mobile and wireless communications
Enables for 2020 Information Society)은 5G 이동통신
관련 전 세계의 개념 및 합의 형성을 위한 FP7(FP7
Seventh Framework Programme)프로젝트의 하나

68. SBA
68
3. SmartWorld_5G
• 노키아의 5G 요구사항 • 일본의 5G 요구사항
• 중국 5G 요구사항
- 주파수 효율 5~15배, bit당 비용 효율 100배, 에너지
효율 100배 제시

69. SBA3. SmartWorld_Sigfox
United Kingdom
Spain
France
Russia
Netherlands
Sigfox 네트워크를 활용한 IoT 서비스 개시
Sigfox와 cellular M2M Connectivity 솔루션 통합
(2G/3G/4G)
Tele2의 다른 M2M 파트너들도 Sigfox의 솔루션에
액세스 가능
Abertis Telecom에서 다양한
IoT 서비스를 위해 SIGFOX와 협업
서비스 향상, 비용 절감, 보안 강화 효과
저전력, 저비용으로 장거리 통신
디지털 혁신의 허브 도시가 될 것으로 기대
스마트 주차, 폐기물 관리, 화재 경보 시스템 등
에 활용
2015년 UK 최초로 Greenwich에서 무인운전 도
입 예정
• Low energy consumption
• Long range
• Ease of use
• Extremely cost effective
Benefit from existing network infrastructure
Wide area Coverage
Very low energy consumption resulting in long autonomous devices
Plug and play availability without registration inconvenience
Cost effective and therefore deployable in Low-cost leisure products
Easy integration with IT system
High availability
69

70. SBA
70
3. SmartWorld_Sigfox
 Sigfox
• 비면허 주파수 대역인 ISM(Industrial, Scientific, Medical) Band의 주파수인 유럽은 868MHz, 미국은
902MHz 대에서 서비스를 제공, UNB(Ultra Narrow band)기술
• 하루 최대 12바이트짜리(uplink) 메시지를 300baud 속도로 최대 140회까지 사용하도록 제공(~1 every
10mins)

71. SBA
71
3. SmartWorld_Sigfox
 Sigfox 요약
Frequency 868MHz/902MHz ISM
Channel width UNB
Range 30-50km (rural),
3-10km (urban), 1000km LoS
End Node Transmit Power -20 dBm to 20 dBm
Packet Size 12 bytes
Uplink Data rate 100 bps to 140messages/day
Downlink Data rate to 4 messages of 8bytes/day
Devices per Access Point 1M
Topology Star
End node roaming allowed Yes

72. SBA
72
3. SmartWorld_LoRaWAN
 LoRaWAN(Low Power Wide Area Network)
• Semtech와 IBM리서치가 함께 개발한 LPWAN기술
• 매우 적은 전력으로 넓은 대역으로 데이터를 분산하여 동시에 송신이 가능한 직접 확한 스펙트럼
CDMA(direct Sequence Spread Spectrum CDMA, DSSS CDMA) 기술 활용
• Frequency Band : 433,863~870MHz(유럽), 902~928MHz(미국), 779~787MHz(China)

73. SBA
73
3. SmartWorld_LoRaWAN
 LoRaWAN Device Classes

74. SBA
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3. SmartWorld_LoRaWAN
 LoRaWAN Network

75. SBA
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3. SmartWorld_LoRaWAN
 LoRaWAN 요약
Frequency 433/868/780/915MHz ISM
Channel width EU: 8x125kHz, US: 64x125kHz/8x125kHz
Modulation: Chirp Spread Spectrum
Range 2-5k (urban), 15k (rural)
End Node Transmit Power EU:<+14 dBm, US:<+27dBm
Packet Size Defined by User
Uplink Data rate EU: 300 bps to 50 kbps
US:900-100kbps
Downlink Data rate EU: 300 bps to 50 kbps
US:900-100kbps
Devices per Access Point Uplink:>1M, Downlink:<100k
Topology Star on Star
End node roaming allowed Yes

76. SBA
76
3. SmartWorld_LoRaWAN

77. SBA
77
3. SmartWorld_Weightless
 Weightless
• 영국 캠브리지 주변의 ARM, Neul, CSR등이 주축이 되어 만든 개방형 표준 기반의 LPWAN기술을 개발
한 표준 협의체
Weightless-N Weightless-P Weightless-W
Directionality 1-way 2-way 2-way
Feature set Simple Full Extensive
Range 3km+ 2km+ 5km+
Battery life 10 years 3-8 years 3-5 years
Terminal cost Very low Low Low-medium
Network cost Very low Medium Medium

78. SBA
78
3. SmartWorld_Weightless
 Weightless 요약
Name of Standard -W -N -P
Frequency TV whitespace
(400-800 MHz)
Sub-GHZ ISM 169/433/470/780/
868/915/923MHz
Channel width 5MHz UNB(200Hz) 12.5kHz
End Node Transmit Power 17dBm 17dBm 17dBm
Packet Size 10 byte min Up to 20bytes 10 byte min
Uplink Data rate 1 kbps to 10
Mbps
100bps 200bps to 100
kbps
Downlink Data rate 1 kbps to 10
Mbps
No downlink 200bps to 100
kbps
Devices per Access Point unlimited unlimited unlimited
Topology Star Star Star
End node roaming allowed Yes Yes Yes

79. SBA
79
3. SmartWorld_DASH7
 DASH7
• 초저전력 무선 데이터 기술로서 433MHz 대역에서 air interface 통신을 정의하는 국제 표준인 ISO/IEC
18000-7이 지니고 있는 상호운영성의 한계점을 극복하기 위해 새롭게 등장한 무선 데이터 기술
• 433MHz 주파수 대역에서 운영되는 개방형 표준으로서 UWB나 WiFi 보다 낮은 저전력으로 방출이 되며
27.77kbps(최대 250kbps)까지 데이터 전송
국제표
준
주파수
대역
글로벌
사용
액체투
과
콘크리
트투과
범위
평균 p
ower
draw
평균 l
atency
멀티홉
센서지
원
보안지
원
최대비
트속도
ISO/IE
C 180
00-7
433 M
Hz
Yes Yes Yes
1,00
0 m
30–6
0 mw
2.5–
5 seco
nds
Yes Yes Yes
28 kb
ps

80. SBA
80
3. SmartWorld_DASH7
 DASH7 요약
Frequency 433/868/915MHz ISM
Channel width 25 KHz or 200KHz
Range 5Km
End Node Transmit Power Depending on FCC/ETSI regulations
Packet Size 256 bytes max / packet
Uplink Data rate 9.6 kb/s, 55.55 kbps or 166.667 kb/s
Downlink Data rate 9.6 kb/s, 55.55 kbps or 166.667 kb/s
Devices per Access Point NA (connectionless communication)
Topology Node-to-Node, Star, tree
End node roaming allowed Yes

81. SBA
81
3. SmartWorld_6lowPAN
 6lowPAN(IPV6 over Low Power Wireless Personal area Network)
• IEEE 802.15.4를 PHY/MAC으로 하는 저전력 WPAN상에 IPv6를 탑재하여 기존 IP Network와 연결하는
네트워크 기술
• 저전력으로 동작하며 250Kbps 이하의 적은 대역폭
• 토폴라지 : Star, Tree, Mesh
• Small Packet size: 헤더를 제외한 최대 127byte, MAC헤더 제외 시 102byte,보안 적용 시 81byte
• 16비트 단축형, IEEE 64비트 확장형 MAC 주소 지원
• RFC4944가 표준트랙 기술문서

82. SBA
82
 6lowPAN architectures
3. SmartWorld_6lowPAN

83. SBA
83
*. 참고_무선규격
 2.4GHz 규격 비교

84. SBA
84
*. 참고_무선규격
 2.4GHz _FCC Part C

85. SBA
85
*. 참고_무선규격
 2.4GHz _FCC

86. SBA
86
*. 참고_무선규격
 2.4GHz _ R&TTE EN 300 328

87. SBA
87
*. 참고_무선규격
 5GHz 규격 비교

88. SBA
88
*. 참고_무선규격
 5GHz Channel Map

89. SBA
89
*. 참고_무선규격
 5GHz FCC 15.407

90. SBA
90
*. 참고_무선규격
 5GHz R&TTE EN 301 893
 Transmitter unwanted emission limits outside the 5GHz RLAN bands

91. SBA
91
*. 참고_무선규격
 국가별 DFS비교 및 시험 구성도

92. SBA
92
*. 참고_무선규격
 시료 준비상태

93. SBA
93
*. 참고_IC들의 추세
 New IC
• HW적으로 One-Chip에서 SW 만 변경해서 다양한 RF지원 가능한 IC들이 나오는 추세

94. SBA
94