3GPP IoT 통신 규격

IoT 광역 네트워크로 주로 언급되는 LPWAN(Low-Power Wide-Area Network) 중,

3GPP(3rd Generation Partnership Project)에서 표준화한 통신 규격에 대해서 간략히 기술한다.
(GSM 계열은 다루지 않는다.)

Rel.8부터 취급한다. 크게 LTE-MTC 계열, NB-IoT 계열로 구분한다.

* MTC(Machine Type Communication)

* NB(Narrow Band)

해당 규격들을 표로 정리하여 비교해본다.

(NIMTC, SIMTC 및 Rel.14에 해당하는 부분은 이 글에서 다루지 않는다.)

	LTE Cat.1	LTE Cat.0	LTE Cat.M1	LTE Cat.NB1
Release	8	12	13	13
Down/Up Link	Up to 10/5 Mb/s	Up to 1/1 Mb/s	Up to 1/1 Mb/s	Up to 250/250 kb/s
Latency	50~100 ms	-	10~15 ms	1.5~10 s
Antenna	MIMO	SISO	SISO	SISO
Duplex	Full	Full or Half	Full or Half	Half
Receive Bandwidth	20 Mhz	20 Mhz	1.4 Mhz	180 khz

1. LTE Cat.1

Rel.8에서 최하 기준으로 정의된 Category 이다.

실제로 2016년 KT에서 상용화 된 규격의 ME(Mobile Equipment)는 Rel.8의 Cat.1 + Rel.12의 PSM(Power Saving Mode)를 접목한 형태이다.

Cat.1 + PSM의 형태는 당시 Cat.0의 애매한 규격이 이유가 될 수 있다.

2. LTE Cat.0

3GPP는 사실 LoRa, Sigfox 등의 LPWAN에 기술 주도권을 뺏기지 않기 위해 LTE-M을 규격화하기 시작하였는데, Rel.10부터 MTC 개념을 도입하여 표준화하기 시작하였다.

이에 Cat.0 (Rel.12) 가 등장한다.

Cat.0는 Cat.1에 비해서 최대 Down/Up Link를 줄여 Transport Block Size가 작고,

Module 복잡도를 절반이상 줄여 전력 소모를 줄이는데에 집중하였다.

(Half Duplex도 한 몫 한다.)

실제로 Rel.12에서 등장한 PSM 상태에서는 DRX(Discontinuous Reception)의 Page Monitoring을 하지 않는다.

즉, PSM 상태에서는 네트워크 동작에 대해서 아무것도 하지 않겠다는 말이다.

Cat.0로 등장한 ME가 거의 없기 때문에, 보통 Cat.1을 LTE-M(또는 MTC)이라고 언급하는 것으로 보인다.

3. LTE Cat.M1 (eMTC - enhanced MTC)

Cat.0를 보완하기 위해 Rel.13에서 정의한 Cat.M1이 등장한다.

Cat.M1에서는 Bandwidth를 1.4 Mhz로 줄여 통신망에 좀 더 비좁은 공간을 차지할 수 있게 되었다.

또한, eDRX(extended DRX)를 적용하는데, 이는 기존 DRX에서의 Cycle(최대 2.56 초)을 최대 2.91 시간으로 하여 Page Monitoring 횟수를 줄이고, 결과적으로 전력을 감소시키는 역할을 한다.

2018년 Cat.M1의 ME가 사용할 수 있는 망을 SKT에서 상용화 하였다.

4. NB-IoT (LTE Cat.NB1)

NB-IoT는 앞서 언급한 규격들과는 전혀 다른 규격으로 봐야한다.

(NB-IoT를 Cat.M2라고도 불린다고 언급하는 페이지들도 있으나, Rel.14에서 Cat.M2를 새로 정의하였다.

즉, NB-IoT는 Cat.NB1을 가리키며, Rel.14에서 Cat.NB2가 새로 정의되었다.)

NB-IoT는 Bandwidth가 180 khz인데, LTE에서 RB(Resource Block)의 1 단위 크기이다.

즉, LTE의 최소 단위 Resource 네트워크로 생각해도 무방하다.

기존 LTE 규격에서 지원하는 Handover와 QoS가 지원되지 않는다.

NB-IoT는 3가지 Deployment Mode의 서비스 방식을 제공한다.

Stand-Alone	Guard-Band	In-Band
GSM 주파수 대역	LTE 보호 주파수 대역	LTE 대역

(배터리 10년 타겟으로 규격을 정의했다고 하는데, 아마 일주일에 한번 또는 한달에 한번 통신하는 경우 같다.)

2017년 KT에서 NB-IoT 지원 망을 상용화 하였다.

Rel.15부터는 5G로 넘어간다.