저전력 IoT 센서가 필요하다

IoT 장치가 정체되는 경향이 있음에도 불구하고 사물 인터넷은 성장하고 확장되고 있습니다. 이는 새로운 과제를 안겨줍니다. 아마도 오늘날 가장 중요한 것은 몇 주에 한 번씩 배터리를 교체하지 않고도 집, 도시 및 공급망 전체에 흩어져 있는 수십억 개의 소형 장치를 서로 통신하도록 하는 방법일 것입니다. 사용자는 스마트폰과 스마트 홈 허브를 충전할 수 있지만 기계 상태, 컨테이너 선적 및 기타 수천 가지를 모니터링하는 데 사용되는 무선 센서는 충전할 수 없습니다.

배터리 부족 없이 몇 개월, 몇 년, 심지어 수십 년 동안 작동할 수 있는 무선 센서는 IoT의 미래에 매우 중요하며 이는 효율적인 하드웨어, 지능형 소프트웨어 및 적절한 네트워크 기술의 조합에 달려 있습니다.

저전력 IoT 센서에 대해 알아보기

• IoT 하드웨어 및 소프트웨어는 전력을 거의 소비하지 않습니다.
• IoT 센서 연결은 전력을 거의 소비하지 않습니다.
  • Z파
  • 지그비
  • 6LoWPAN
  • 블루투스 저에너지(BLE)/블루투스 스마트
  • Wi-Fi 하로우
  • 시그폭스
  • 셀룰러(GSM/GPSR/LTE 대 LTE-M/NB-IoT)

IoT 하드웨어 및 소프트웨어는 전력을 거의 소비하지 않습니다.

센서는 일반적으로 작동하는 데 많은 전력이 필요하지 않습니다. 하루에 몇 번씩 온도를 읽는 것만으로도 전력 소비는 거의 미미합니다. 그러나 데이터 처리(마이크로컨트롤러 사용)와 다른 곳으로 데이터 전송(무선 주파수 송신기 사용)이라는 두 가지 다른 작업도 수행합니다. 센서가 많은 전력을 소비하는 때입니다.

전력 사용량을 최소한으로 유지하는 데 도움이 되는 간단한 방법은 경보 장치를 사용하여 대부분의 시간 동안 센서를 "절전" 상태로 유지하는 것입니다. 이 경보 장치는 신호를 측정, 처리 및 전송할 시간임을 나타내는 신호를 센서에 보낼 때까지 소량의 전력만 소비합니다. 이 경보 장치가 사용하는 전력이 적을수록 데이터 처리 회로와 RF 송신기가 사용하는 전력량에 관계없이 센서가 더 오랫동안 작동합니다.

일반적으로 장거리에 걸쳐 대량의 데이터를 전송하려면 많은 전력이 필요합니다. 따라서 최소한의 데이터 전송량과 저전력 연결 프로토콜을 사용하는 것이 모두 중요합니다. 데이터에 대한 일부 로컬 처리를 수행하면 전송 중에 사용되는 전력을 줄이는 데 도움이 될 수 있지만, 경우에 따라 무선 기술이 더 잘 수행되므로 데이터를 전송하는 가장 좋은 방법을 찾는 것이 더 어렵습니다. 그러나 전력 소모가 많은 Wi-Fi 및 셀룰러 네트워크(예: GSM, GPSR, LTE 등)부터 Zigbee 및 Sigfox와 같은 저전력 옵션에 이르기까지 꽤 많은 옵션이 있습니다.

IoT 센서 연결은 전력을 거의 소비하지 않습니다.

모든 IoT 센서가 동일하게 생성되는 것은 아닙니다. 일부는 밀집된 도시 지역에 데이터를 전송하고 다른 센서는 외딴 산악 지역에서 사용될 수 있습니다. 인간은 집이나 공장에서 꽤 많은 센서를 사용할 수 있습니다. 센서가 작동하는 주파수와 각 주파수에서 사용하는 프로토콜은 사용 사례 및 기타 요인에 따라 다르지만 다음은 가장 일반적인 프로토콜 중 일부이며 짧은 것부터 긴 것까지 순서대로 나열되어 있습니다.

Z파

• 범위: 30m - 100m
• 주파수: 900MHz
• 데이터 전송 속도: 10 - 100bit/sec

주로 홈 자동화 목적으로 사용되는 Z-wave는 메시 네트워킹을 지원하고 1GHz 미만 대역에서 실행되는 인기 있는 저전력 기술로, 전력 소비, 전기 및 다른 장치의 간섭을 줄이는 데 도움이 됩니다.

지그비

• 범위: 10m - 100m
• 주파수: 2.4GHz
• 데이터 전송 속도: 250kbit/s

Zigbee는 지금까지 산업용 사물 인터넷(IIoT) 에 널리 채택되었으며 , 저전력 소비로 단거리 센서 메시 네트워크를 운영하는 데 특화되어 있습니다 . 센서의 전파가 활성화되는 시간을 최소화하여 전력 사용량을 줄입니다.

자세한 내용은 다음을 참조하세요. 스마트 홈을 위한 두 가지 무선 기술인 Zigbee와 Z-Wave 비교

6LoWPAN

• 범위: 다양한
• 빈도: 유연한
• 데이터 전송 속도: 20 - 250kbit/sec

종종 Zigbee의 경쟁자로 간주되지만 6LoWPAN은 애플리케이션 프로토콜이 아닙니다. 6LoWPAN은 IPv6 기반의 네트워크 프로토콜입니다 . 즉, 연결된 모든 장치에는 고유한 식별 주소가 있습니다. 이로 인해 6LoWPAN은 기존 IP 기반 시스템과 쉽게 호환되며 실제로 단일 대역이 아닌 다양한 대역에서 작동할 수 있습니다. 6LoWPAN은 아직 널리 채택되지는 않았지만 낮은 전력 소비는 몇 가지 뛰어난 호환성 이점을 제공합니다.

블루투스 저에너지(BLE)/블루투스 스마트

• 범위: 20m - 150m
• 주파수: 2.4GHz
• 데이터 전송 속도: 1Mbps

Bluetooth는 이미 많은 소비자 장치에 통합되어 있으며 저전력 버전이 출시되면서 IoT 분야에서 큰 도약을 이루었습니다. 다른 기술보다 더 높은 처리량 수준과 더 긴 범위를 지원합니다. 호환성 덕분에 많은 응용 분야에서 최고의 선택이 될 수 있습니다.

Wi-Fi 하로우

• 범위: 최대 1km
• 주파수: 900MHz
• 데이터 전송 속도: 150Kbps - 18Mbps

IoT 장치 연결을 위한 저전력 표준으로 Wi-Fi Alliance에서 개발한 HaLow는 스마트 홈 장치 및 센서 네트워크에 사용될 때 주로 Bluetooth와 경쟁합니다. 900MHz 주파수는 좋은 범위와 장애물 관통 능력을 제공합니다. 매우 높은 처리 속도, 매우 낮은 전력 사용량. 아직 널리 사용되지는 않지만 그 역할을 잘 수행할 것으로 예상됩니다.

시그폭스

• 범위: 3km - 50km(장애물에 따라 다름)
• 주파수: 900MHz
• 데이터 전송 속도: 100 - 600bit/sec

소규모, 장거리, 저전력 데이터 전송의 경우 Sigfox를 능가하기 어렵습니다. 환경에 따라 장거리로 데이터를 전송할 수도 있습니다. 처리량이 상당히 낮기 때문에 대역폭 집약적인 장치에는 적합하지 않지만 범용 측정 기기 및 기본 센서에는 적합합니다. Sigfox는 유럽, 미국, 호주 및 아시아에서 널리 사용 가능합니다.

셀룰러(GSM/GPSR/LTE 대 LTE-M/NB-IoT)

편재성과 높은 처리 속도로 인해 셀룰러 네트워크는 IoT 센서에 적합한 선택이지만, 높은 전력 소비와 실행 불가능한 환경에서 네트워크 트래픽이 있어도 혼잡해지는 경향이 있습니다. IoT로 인해 저전력 센서 제조업체에서는 인기가 없습니다. 그렇기 때문에 사람들은 특히 저전력 및 저처리량 장치를 대상으로 하는 LTE-M(실시간 IoT 데이터 전송을 허용하는 LTE-Machine) 및 NB-IoT(NarrowBand -IoT)를 지원하기 위해 기존 인프라를 업그레이드하기 위해 지속적으로 노력하고 있습니다. . LTE-M과 NB-IoT는 5G와 함께 미래의 많은 IoT 애플리케이션에 사용될 가능성이 높습니다.

배터리 기술 은 꾸준히 개선되고 있으며 대규모 센서 네트워크의 급속한 구축이 순조롭게 진행되고 있습니다. 우리는 성능 저하 없이 전력을 절약하는 센서를 구축하는 데 있어 인상적인 진전을 이루었습니다.

Bluetooth, WiFi, 셀룰러 등 기존 사용자 기반이 큰 표준은 가정에서 널리 사용될 가능성이 높지만 산업용 및 기타 애플리케이션은 모든 애플리케이션을 대상으로 할 것입니다. 사용되는 상황에 가장 적합한 기술은 무엇입니까?

저전력 센서 네트워크를 구축하는 것은 앞으로 몇 년, 심지어 수십 년 동안 점점 더 대중화될 것입니다.