셀룰러 IoT 응용 분야에서 활용할 수 있는 Nordic Semiconductor nRF960 SiP의 이점

셀룰러 사물 인터넷(Internet of Things)의 약자인 셀룰러 IoT는 다양한 장치와 연결하고 통신하는 방식을 혁신하여, 사물 인터넷(IoT)의 접근성과 활용도를 극대화해줍니다.

또한 2G, 3G, 4G, 5G와 같은 셀룰러 네트워크를 활용하여 다양한 IoT 장치에 연결성을 제공함으로써 데이터와 정보를 원활하게 교환할 수 있도록 합니다.

이 블로그에서는 Nordic Semiconductor의 nRF9160 SiP(시스템 인 패키지)가 셀룰러 IoT 응용 분야에서 제품의 크기, 전력 및 비용 절감 요구를 충족하는 데 설계자에게 어떤 도움을 주는지 살펴봅니다.

SiP 기술의 이점

SiP는 두 개 이상의 IC와 수동 소자 부품을 단일 패키지에 통합한 것입니다. 이를 통해 시스템의 크기를 소형화하고, 시장 출시 기간을 단축하며, 설계 옵션을 다양화할 수 있는 이점을 얻을 수 있습니다.

SiP가 제공하는 높은 수준의 통합으로 인하여 디지털 및 아날로그 블록을 안테나 및 MEMS 센서와 같은 수동 소자 부품과 함께 선택하여 단일 소형 패키지에 탑재할 수 있습니다. 때문에에 인쇄 회로 기판의 공간을 크게 절약할 수 있어 스마트폰부터 웨어러블, 스마트 장치, 기타 IoT 노드에 이르기까지 다양한 최종 제품의 전체적인 실장 면적을 줄일 수 있습니다.

셀룰러 IoT에 활용할 수 있는 콤팩트한 솔루션

Nordic의 nRF9160 SiP(그림 1)는 여러 응용 분야와 개발자에게 저전력 셀룰러 기술을 제공합니다. 이 제품은 복잡한 무선 설계 문제를 해결하고 높은 수준의 통합과 사전 인증을 통해 전 세계에 셀룰러 기술을 배포하는 데 필요한 포괄적인 요건을 충족하고 있습니다.

그림 1: nRF9160은 콤팩트한 고집적 시스템 인 패키지(SiP)입니다. (출처: Nordic Semiconductor)

nRF9160은 응용 프로세서, 통합 LTE-M/NB-IoT 모뎀, RF 프런트 엔드, 통합 전력 관리 기능을 소형 10mm x 16mm x 1mm 패키지에 집약시켜 셀룰러 IoT를 위한 효율적인 솔루션을 제공합니다. 자산 추적 응용 분야에 적합한 내장된 GNSS 지원 기능을 갖춘 특화된 버전을 제공합니다. 기존의 GNSS 위성 삼변 측량을 이외에도, 기지국 및 GPS 위치 서비스를 수용하여 전력 효율적인 위치 획득을 촉진합니다.

전 세계적으로 호환되는 LTE 모뎀을 갖춘 nRF9160 SiP는 다음과 같은 대역을 지원합니다.

• 미국 - B2, B4, B5, B12, B13, B14, B25, B26 및 B66
• EU/APAC - B1, B3, B4, B5, B8, B13, B18, B19, B20, B25, B26 및 B28

또한 SiP에 내장된 Arm Cortex-M33은 Arm TrustZone 및 Arm CryptoCell 310과 같은 보안 기능을 지원합니다.

다양한 디지털 및 아날로그 인터페이스와 주변 장치를 제공하여 폭넓은 단일 장치 설계 옵션을 제공합니다. 또한 필요한 상황에서는 독립형 LTE 모뎀으로 작동할 수 있습니다. 포괄적인 셀룰러 IoT 설계를 촉진할 수 있도록 모뎀 펌웨어, 실시간 운영 체제(RTOS), 응용 소프트웨어 샘플 및 하드웨어 참조 설계와 같은 필수적인 부품이 포함되어 있습니다.

예를 들어, Bluetooth Low Energy 게이트웨이를 구축하는 데 사용할 수 있는 nRF52840 기판 컨트롤러도 포함되어 있습니다.

Nordic은 LTE-M, NB-IoT 및 GPS를 사용하여 nRF9160 SiP로 개발할 수 있는 저렴하고 모든 기능을 갖춘 단일 기판 개발 키트인 nRF9160-DK(그림 2)도 출시했습니다.

그림 2: nRF9160 개발 키트. (출처: Nordic Semiconductor)

LTE-M 및 NB-IoT 전용 안테나가 탑재되어 있어 광범위한 주파수 대역을 지원하므로 글로벌 운용성을 보장합니다. 이 기판에는 GNSS 전용 패치 안테나와 Bluetooth LE 연결용으로 설계된 2.4GHz 안테나가 장착되어 있습니다. 이 제품은 LTE-M/NB-IoT 및 2.4GHz 안테나를 위한 유연성을 제공하는 SWF RF 커넥터를 갖추고 있는 것이 특징입니다. 이외에도 외부 GNSS 안테나를 연결할 수 있는 커넥터가 있습니다.

이 키트에는 간단한 입력 및 출력 상호 작용을 위한 2개의 버튼과 2개의 스위치와 함께 사용자가 프로그래밍 가능한 LED(총 4개)가 있습니다. 또한 4FF SIM 카드와 MFF2 SIM 실장 면적을 모두 수용하여 플러그인 및 솔더링 (e)SIM을 모두 사용할 수 있는 다양한 SIM 카드 옵션을 제공합니다. 이 키트에는 10MB의 데이터가 탑재된 iBasis의 eSIM 카드가 번들로 제공되어 더욱 편리합니다.

또한 설계자는 nRF Connect SDK를 사용하여 미래의 기술 변화에 대비할 수 있습니다. 이는 응용 제품 계층 프로토콜, 실용적인 예제, 주변 장치 드라이버 등 원활한 시작을 위한 모든 필수 요소가 포함된 포괄적인 패키지입니다.

이 키트는 Nordic의 클라우드 솔루션인 nRF Cloud와 원활하게 통합되어 연결을 용이하게 합니다. 테스트 및 네트워크 평가를 추가로 지원하기 위해 데스크탑용 nRF Connect에 있는 nRF Link Monitor 도구는 AT 명령 인터페이스를 제공하여 링크를 검사하고 네트워크 관련 정보를 검색할 수 있도록 합니다.

결론

요약하자면, Nordic의 nRF9160 SiP의 장점은 셀룰러 통신과 같은 무선 솔루션에서 소형, 전력 효율성, 신뢰성이 필요한 IoT 장치에 이상적인 솔루션을 제공한다는 것입니다. 또한 신호 무결성, 설계 용이성, 열성 이점, 잠재적 비용 절감 등의 추가적인 이점도 제공합니다.