지난 글에 이어 이번 글에서는 IoT 기기 연결에 따른 개발자가 해결해야 하는 기술 과제, 또 이와 관련된 인증문제를 해결하는 대안에 대해 알아본다.

IoT 연결에 따르는 어려움
IoT 기기의 또 다른 문제점은 IoT에 노드를 연결하는데 필수적인 통신 인터페이스를 제공하는 것이다. 이는 비교적 전문적인 분야로 주어진 다양한 프로토콜 중 가장 적합한 것을 선택하는 작업은 설계자에 있어 중요한 과제다.

이러한 프로토콜 중 일부는 독점적이며 특정 애플리케이션 용으로 국한돼 있으며, 블루투스(Bluetooth)와 무선인터넷(Wi-Fi) 등은 단거리 애플리케이션 용으로 구현된다.

최근까지도 셀룰러 기술은 블루투스와 같은 단거리 무선 기술의 범위를 넘어 노드를 연결하는데 사용 가능한 유일한 방법 중 하나였다. 하지만 셀룰러는 음성·고속 데이터 통신용으로 고안돼 IoT가 필요로 하고 사용하는 단순 M2M 통신에 사용하기엔 전력 소모가 많고 적합하지 않다.

시그폭스는 원격 연결기기, 특히 IoT 노드에 대한 저전력, 장거리, 저속·저비용 통신을 제공하기 위해 구축된 셀룰러형 시스템이다. 단순 M2M 통신을 겨냥한 시그폭스 네트워크는 간단한 저전력 송신기가 단독으로 획득할 수 있는 것보다 훨씬 좋은 원거리 연결성을 얻을 수 있다.

이 네트워크는 견고한 연결을 유지하면서 낮은 송신기 전력을 가능케 하는 초협대역(Ultra-Narrow Band, UNB) 기술을 사용해 견고한 연결을 유지하면서 낮은 송신 전력을 구현한다.

거의 모든 IoT 애플리케이션에 부합하도록 설계된 시그폭스는 제약이 거의 없고 하루 140번 12바이트(twelve-byte) 이상의 메시지를 전송할 필요없이 초당 100비트 무선 처리량을 수용할 수 있어 안정적인 저전력·저비용 연결 솔루션을 제공한다.

그러나 블루투스와 같은 유비쿼터스 통신 프로토콜과는 달리 시그폭스와 관련된 노하우는 상대적으로 '틈새(niche)' 분야로 간주된다. 이는 설계자들에 성공적인 시그폭스 기반 통신 인터페이스를 설계하고 구현하기 위한 학습량을 급격히 늘려 원격 IoT 시장을 해결하고자 하는 기업들에 기술적 진입 장벽을 형성한다.

기술적 설계 장벽 해소하는 모듈식 시그폭스 기술
온세미컨덕터는 최근 첨단 RF SoC를 필요한 모든 외부 구성요소(TCXO 포함)와 통합하는 프로그래밍 가능한 시그폭스 RF 트랜시버 시스템인패키지(SiP)를 발표한 바 있다.

AX-SIP-SFEU SiP는 시그폭스 LPWAN 통신을 사용해 원격 IoT 애플리케이션용 업링크와 다운링크 모두를 포함하는 즉시 사용 가능한 디바이스-투-클라우드 시그폭스 연결성을 제공한다.

이 SiP에는 시그폭스 무선IC와 개별 RF 매칭 구성 요소, 필요한 모든 수동 구성 요소, 펌웨어가 단일 패키지에 포함돼 있으며 CE용 사전 인증과 시그폭스 인증된 상태다.

7mm x 9mm x 1mm 크기의 소형 패키지로 제한된 공간과 원격 IoT 애플리케이션에도 AX-SIP-SFEU를 배포할 수 있도록 지원한다. 실제로 이 기기는 세계에서 가장 작은 시그폭스 인증 솔루션으로 웨어러블과 자산 추적 태그, 그 외 소형 시그폭스 솔루션을 필요로 하는 모든 애플리케이션에 사용하기에 적합하다.

초저전력 설계 기반의 AX-SIP-SFEU는 대기·슬립·딥슬립 모드를 통합해 전송이 필요하지 않은 상황에서는 전력을 보존하므로 전력 관련 문제를 크게 줄일 수 있다. 이들 모드에서는 사용 전력이 0.55㎃(밀리암페어), 1.2㎂(마이크로암페어), 180㎁(나노암페어)에 불과하며 코인 셀 배터리(CR2032)만으로 기기 작동이 가능하다. 에너지하베스팅 기술을 사용해 배터리 사용이나 관리·교체 필요성을 해소할 수 있다.

무선 설계에서 가장 힘든 부분 중 하나는 최초 설계인 경우 승인을 얻는 부분이다. AX-SIP-SFEU SiP는 RC1 영역 네트워크를 위한 시그폭스 인증으로 표준 RF·프로토콜 사양을 준수하며, 이에 따라 상호 운용성이 보장된다는 점에 대한 인증이다.

IoT는 많은 이점과 기회를 제공하지만 작고 복잡한 노드의 특성은 설계 엔지니어들에 중대한 어려움이다. 이들은 물리적 크기 제한을 준수하고 저전력 요구사항을 해결해야 할 뿐만 아니라 설계에 포함된 RF 통신이 국제 표준을 준수해야하며, 이는 설계 프로세스에 시간과 비용을 추가하는 결과로 이어진다.

셀룰러 네트워크로 제공될 수 있는 한층 비용 효율적인 솔루션을 필요로 하는 장거리 무선 연결이 요구되는 원격 기기는 특히 중요하다.

사전 인증된 초소형, 초저전력 모듈인 AX-SIP-SFUE은 설계자가 쉽게, 사전 인증된 RF 통신 시스템과 IoT 노드를 설계할 수 있도록 지원하며 관련 기술 장벽 중 하나를 해소하는 데 좋은 대안이 될 것이다.

글: 브라이언 뷰캐넌(Brian Buchanan) / 무선 연결 솔루션 총괄 / 온세미컨덕터