대규모 IIoT 무선 센서 배포를 위한 옵션인 Mioty

이제 대규모 산업용 사물 인터넷(IIOT)의 시대가 온다는 이야기를 들어보셨을 것입니다. 또한 이미 수백, 수천 개의 종단점을 연결할 수 있도록 하는 무수한 무선 프로토콜이 존재한다는 사실도 알고 계실 것입니다. 하지만 아직 잘 알려지지 않은 또 다른 새로운 프로토콜이 있는데, 바로 Mioty('마이아이오티'라고 읽음)입니다. Mioty는 최근(이 글 작성 시점 기준)에 소개된 소프트웨어 기반, 저전력 광역 네트워크(LPWAN) 프로토콜로, IIOT를 위해 동급 최강의 안정성과 확장성을 제공하도록 개발되었습니다. Mioty를 지지하는 사람들은 대규모 무선 센서 네트워크에서 Mioty가 LoRaWAN, Sigfox, NB-IoT, LTE-M 및 기타 무선 IoT 프로토콜의 경쟁 상대가 될 것으로 예상합니다.

대규모 IIoT 시대가 열리기 시작하는 이 시기에, Mioty에 대해 잘 알아두면 유용할 수 있습니다. Mioty는 유럽 전기 통신 표준 협회(ETSI) TS 103 357 표준을 충족하며, 다음과 같은 주요 성능을 지닙니다.

• 20년의 배터리 수명에서 17.8μWh의 전력 소비
• 노드 및 기지국은 최대 120km/h의 속도로 이동 시 최대 성능으로 작동 가능
• 높은 전자파 내성
• 우수한 서비스 품질(QoS)
• 금속 또는 철근 장애물이 있는 산업 환경에서도 강력한 실내 연결성 제공
• 네트워크당 최대 백만 개의 장치 지원

Mioty의 작동 원리

위에 나열된 내용은 모두 고차원적인 성능입니다. Mioty가 이를 수행할 수 있는 이유는 무엇일까요? 이는 Mioty가 센서 수준에서 데이터 패킷을 작은 하위 패킷으로 나누는 데 텔레그램 분리 기술을 사용하기 때문입니다. 이 하위 패킷은 서로 다른 시간에 서로 다른 주파수에 걸쳐 전송되며, 기지국의 알고리즘은 이를 원본 메시지로 재조립합니다(그림 1). Mioty 알고리즘은 하위 패킷에 내장된 중복성을 제공하고 저전력 소비를 지원합니다. 간섭으로 인해 최대 50%의 하위 패킷이 손실될 수 있지만 원본 메시지는 보존됩니다.

그림 1: Mioty의 텔레그램 분리는 간섭에 대한 복원력을 향상시키고 저전력 소비를 지원합니다. (이미지 출처: Radiocrafts)

하지만 Mioty에 장점만 있는 것은 아닙니다. Mioty 네트워크는 개인 네트워크이므로, 셀룰러 시스템과 같이 공용 네트워크와 관련된 월간 라이선스 또는 구독 요금을 지불할 필요가 없는 것은 맞습니다. 그러나 BehrTech의 특허로 지정된 Mioty 소프트웨어를 사용하기 위해 BehrTech에 라이선스 요금을 지불해야 하므로, 무료는 아닙니다. 또한 Mioty는 견고하고 저전력으로 장거리 전송이 가능하나, 데이터 전송률 한계가 512비트/초에 불과합니다.

Mioty는 LPWAN 관련 문제를 해결하기 위한 중요한 툴셋이 될 수 있습니다. 앞으로 계획하고 있는 IIoT 설계를 위한 Mioty 무선 센서 네트워크에 대해 알아볼 수 있는 두 가지 솔루션을 검토해 보겠습니다. 하나는 Radiocrafts, 다른 하나는 STMicroelectronics의 제품입니다.

표면 실장 Mioty 모듈

Radiocrafts는 단일 전송에서 최대 245바이트의 메시지를 전송할 수 있는 초소형 표면 실장, 고성능 무선 통신 모듈(그림 2)인 RC1882CEF-MIOTY1을 제공합니다. 이 내장형 통신 컨트롤러에는 Mioty 프로토콜 소프트웨어가 포함됩니다. 이 통합형 모듈은 유럽(868MHz) 및 미국(915MHz)의 규정하에 작동되도록 사전 인증되었습니다. AT 명령 세트를 기반으로 하며, UART 인터페이스가 포함됩니다. 이 모듈은 Radiocrafts의 이전 모듈과 핀 호환되어, 기존의 시스템에 쉽게 통합될 수 있습니다. 배터리 작동을 위한 초저전력 소비, -129dBm 감도의 초협대역 무선 통신, 14dBm의 출력 전력이 특징입니다.

그림 2: Radiocrafts의 Mioty 모듈은 단일 전송에서 최대 245바이트의 메시지를 전송할 수 있습니다. (이미지 출처: mioty Alliance)

관련 제품인 Radiocrafts의 RC1882-MIOTY1-DK 개발 키트를 사용하면, 최소한의 추가 개발 리소스로 PC에서 소규모의 Mioty 네트워크를 구동하여 해당 네트워크 성능을 빠르게 테스트하고 탐색할 수 있습니다. 또한 Radiocrafts는 응용 제품 개발을 위한 소프트웨어도 제공합니다.

다중 프로토콜 무선 SoC에 포함된 Mioty

STMicroelectronics의 STM32WL 단일 칩 시스템(SoC)을 사용하면 Mioty를 비롯한 다중 무선 프로토콜에 대해 알아볼 수 있습니다. STM32WL 마이크로 컨트롤러는 LoRa(확산 스펙트럼), (G)FSK, (G)MSK, BPSK 등 여러 변조 체계를 지원하므로, Mioty 및 기타 네트워크(LoRaWAN, Sigfox, W-MBUS)에서 이를 사용할 수 있습니다. SoC는 범용 마이크로 컨트롤러와 하위 기가헤르츠(GHz) 무선 통신을 하나의 칩에 통합합니다.

NUCLEO-WL55JC2 Nucleo-64 기판은 STM32WL을 사용하여 시제품을 구축하고 무선 네트워킹에 대한 새로운 접근 방식을 탐색할 수있는 플랫폼을 제공합니다(그림 3). 성능, 전력 소비 및 기타 기능의 다양한 조합을 지원합니다. 또한 SMA 안테나가 포함되고, Arduino Uno R3 연결성 지원 및 STMicroelectronics Morpho 헤더를 통해 기능을 확장할 수 있으며, 다양한 특수 차폐가 가능합니다.

그림 3: NUCLEO-WL55JC STM32WL Nucleo-64 평가 기판은 새로운 컨셉을 시도하여 Mioty로 시제품을 구축할 수 있는 비용 효율적이고 유연한 방법을 제공합니다. (이미지 출처: STMicroelectronics)

결론

대규모 IIoT 시대의 도래와 맞물려, Mioty는 무선 프로토콜을 위한 또 하나의 선택지를 제공합니다. 이론적으로 Mioty는 저전력으로 높은 QoS의 산업 환경을 제공하며 많은 장치에 연결할 수 있지만, 이에 대한 라이선스 비용을 지불해야 합니다. 그러나 이미 갖추어진 우수한 하드웨어 지원이 있으므로, 다수의 무선 인터페이스 옵션 평가를 위한 후보로서 고려해 볼 만합니다.