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NB-IoT - 주파수, 배치 모드 및 커버리지의 선택
NB-IoT - The choice of Frequency, Deployment Mode and Coverage
April 05, 2017 | By Junaid Afzal @ SIGFOX
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SIGFOX의 Junaid Afzal님이 보내온 기고글입니다. 

 

1.      NB-IoT 도입에 앞서 알아두어야 할 것들 

2.      NB-IoT - 주파수, 배치 모드 및 커버리지의 선택 

3.      NB-IoT - 데이터 전송률과 전달지연 

 


 

전편인 "NB-IoT 도입에 앞서 알아두어야 할 것들" 에서 NB-IoT의 아키텍처 측면을 간략히 설명하였다. 이어서 이 글은 주파수 대역, 배치 모드와 커버리지에 미치는 영향 측면에서 MNO가 NB-IoT를 도입시 어떤 선택을 할 수 있는지에 대해 초점을 맞춘다.

 

1. 주파수 대역 선택

 

3GPP Rel.13은 NB-IoT를 위해 14개 주파수 대역을 정의하고 있다. 그 중 10 개는 sub-GHz 대역으로, 저주파 대역이 갖는 커버리지 이점을 활용할 수 있다. Rel.14 에서 밴드 11, 25, 31 및 70이 추가되면서 NB-IoT용 대역은 늘어나고 있다.

 

 

NB-IoT를 지원하는 대역이 많아지면서 MNO는 가용 스펙트럼에 기반하여 보다 유연하게 NB-IoT 대역을 선택할 수 있게 된 반면에 이는 시장 분열로 이어질 수도 있다. 초기 NB-IoT 모듈은 단일 주파수 대역 (예 : ublox Sara-N2 시리즈 , Quectel BC95)을 목표로 할 것으로 보이며, BOM 및 전력 소모가 높은 최신 모듈들 (2018/2019)은 다중 주파수 대역을 지원할 수 있을 것으로 보인다. 

 

NB-IoT 를 지원하는 대역의 증가와 eMTC, EC-GSM, LTE/UMTS/GSM과 같은 다른 Cellular 기술과의  비호환성으로 인해 시장 분열과 불완전한 커버리지가 발생할까? 최소한 향후 몇 년은 그래 보인다.

 

2. 배치 모드 (Deployment Mode)의 선택

 

 

NB-IoT는 3 가지 모드로 배치 될 수 있다: 

In-band, Guard-band, Stand-Alone

 

 

 

배치 모드 선택은 매우 중요하며 네트워크 dimensioning, QoS 및 총 소유 비용 (TCO)에 영향을 미친다.

 

 

3. 배치 모드가 커버리지에 미치는 영향 

 

NB-IoT는 LTE와 같은 중앙 집중식 시스템으로 eNodeB는 상향 링크 뿐 아니라 하향 링크 scheduling을 제어하므로 대칭 링크 버짓 (symmetrical link budget) 필요하다.

 

 

NB-IoT가 20dB 대칭 링크 버짓 향상을 제공한다는 일반적인 인식은 절대적인 것은 아니다. In-band와 guard-band 모드의 MCL (max coupling loss)는 대칭이 아니며 목표하는 164dB보다 훨씬 낮다.

 

 

In-band와 guard-band 모드에서 링크 버짓 불균형의 주요 원인은 LTE와 NB-IoT 간 공유되는 RF 모듈 출력이다. 700/800 MHz 대역의 일반적인 RF 모듈은 2x30W 출력을 가지며 NB-IoT의 경우 기존 LTE 커버리지에 크게 영향을 미치므로 43dBm (20W)의 출력을 확보할 수 없다.  

 

링크 버짓을 균형을 맞추고 향상시키기 위해 NB-IoT는 과도한 repetitions을 허용한다 (다운링크: up to 2048 repetitions, 업 링크: up to 128 repetitions). 2048! 오타가 아니다. MME는 3 개까지의 CE (coverage enhancement) 레벨, 즉 CE 레벨 0 에서 CE level 2까지를 구성 할 수 있다. CE 레벨 값에 따라 메시지들은 UE 위치에 따라서 여러 번 반복되어진다. 

 

이것은 MNO에게 무엇을 의미할까? 각 eNodeB는 연속적인 NB-IoT 커버리지를 지원하기 위해 업그레이드 되어야 한다. 예를 들어 Vodafone Spain은 스페인 내 6개 도시 커버에만도 1000 개 이상의 eNodeB (in-band 모드)를 업그레이드 하고 있다 (OPEX는 물론 CAPEX도 높은 것이다).  

 

솔루션 제공 업체 / 최종 소비자에겐 무엇을 의미할까? 과도한 재전송으로 인해 배터리가 훨씬 빨리 닳을 것이며 교체 비용의 영향을 고려해야 한다. 또한 배터리 수명이 커버리지 영역 안에서 디바이스 위치에 크게 좌우되므로, 배터리 수명을 예측할 수 없을 것이다.

 

4. MNO별 대처 전략


VodafoneT-Mobile 및 기타 사업자들은 NB-IoT 출시를 위해 노력하고 있는 반면, 미국/유럽/ 아시아에 있는 선도적인 MNO의 다른 캠프는 NB-IoT와 호환되지 않는 eMTC (일명 LTE-M)의 도입을 지원하고 있다.

 

 

MNO는 NB-IoT 비즈니스 사례를 평가하고 NB-IoT 생태계의 성숙을 기다리고 있다.

 

 

 

 

 

 

 

 

시장 분열 및 고비용의 디바이스/솔루션은 큰 우려사항이다. 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

NB-IoT와 eMTC 간의 원활한 통합과 융합을 위한 제안이 선도적인 업체들로부터 이미 제기되고 있다.

 

 

 

 

Junaid Afzal

Technical Presales Manager - Ecosystem at SIGFOX

 

 

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