KR20220075101A - 면허 주파수 대역 3GPP NB-IoT와 비면허 주파수 대역 LPWA 통신 방식을 지원하는 IoT 무선 통신칩 - Google Patents

면허 주파수 대역 3GPP NB-IoT와 비면허 주파수 대역 LPWA 통신 방식을 지원하는 IoT 무선 통신칩 Download PDF

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KR20220075101A
KR20220075101A KR1020200162645A KR20200162645A KR20220075101A KR 20220075101 A KR20220075101 A KR 20220075101A KR 1020200162645 A KR1020200162645 A KR 1020200162645A KR 20200162645 A KR20200162645 A KR 20200162645A KR 20220075101 A KR20220075101 A KR 20220075101A
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이성진
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Abstract

본 발명은 면허 주파수 대역의 NB-IoT와 비면허 주파수 대역 LPWA 통신방식을 지원하는 IoT 무선 통신칩에 관한 것이다.
본 발명에 따르면, IoT 무선 통신칩은 협대역 사물인터넷(NB-IoT) 통신망을 이용하여 서버 또는 사용자 단말과 무선 통신하며, 신호 처리된 데이터를 전송하는 면허 대역 모뎀, 자체규격 LPWA 통신망을 이용하여 게이트웨이 또는 사용자 단말과 무선 통신하며, 신호 처리된 데이터를 전송하는 비면허 대역 모뎀, 비연속적 수신(Discontinuous Reception, DRX) 방식을 이용하여 상기 면허 대역 모뎀 또는 비면허 대역 모뎀을 동적 모드로 전환시키는 모뎀 전환부, 그리고 상기 서버, 사용자 단말 및 게이트웨이로부터 수신된 데이터를 통신 규약에 따라 상기 면허 대역 모뎀 또는 비면허 대역 모뎀에 전달하는 제어부를 포함한다.
이와 같이 본 발명에 따르면, 면허 대역 전송 규격 또는 비면허 대역 전송 규격에 따른 전용 설계 블록을 제외한 나머지 블록을 서로 공유하는 구조로 설계함으로써, NB-IoT 무선통신 모뎀과 비면허 주파수 대역을 지원하는 자체규격 LPWA 무선통신 모뎀을 단순 통합하는 방식에 비해 로직 증가를 최소화할 수 있다.

Description

면허 주파수 대역 3GPP NB-IoT와 비면허 주파수 대역 LPWA 통신 방식을 지원하는 IoT 무선 통신칩{IoT wireless communication chip supporting licensed 3GPP NB-IoT and unlicensed LPWA communication scheme}
본 발명은 면허 주파수 대역 3GPP NB-IoT와 비면허 주파수 대역 LPWA 통신 방식을 지원하는 IoT 무선 통신칩에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 면허 대역을 지원하는 무선통신 모뎀과 비면허 대역을 지원하는 무선통신 모뎀을 하나의 칩 형태로 일체화하여 응용 서비스 적용 환경에 따라 최적의 무선 통신을 제공하는 면허 주파수 대역 3GPP NB-IoT와 비면허 주파수 대역 LPWA 통신 방식을 지원하는 IoT 무선 통신칩에 관한 것이다.
사물인터넷(Internet of Things, IoT)은 정보통신기술을 기반으로 모든 사물을 연결해 사람과 사물, 사물과 사물 간에 정보를 교류하고 상호 소통하는 지능형 인프라 및 서비스 기술을 나타낸다.
사물인터넷(IoT)은 디바이스들로부터 수집된 데이터를 송수신 및 처리한다. 비면허대역 LPWA 기술로 연결된 네트워크의 디바이스에서 수집된 데이터를 인터넷 망으로 전달하기 위해서는 게이트웨이라는 장비가 필요하며 이종 규격과 인터넷 망과의 연결 기능을 수행한다.
저전력 광역 무선망(LPWA)은 주파수 대역에 따라 면허 대역과 비면허 대역으로 구분되며, 비면허 대역의 대표적 기술은 LoRaWAN(Long Range Wide Area Network)과 SigFox이고, 면허 대역의 대표적 기술은 LTE-M(Long Term Evolution for Machines)과 협대역 사물인터넷(Narrow Band Internet of Things, NB-IoT)이다.
먼저, 비면허 대역 기술은 전송속도가 느리고 주파수 간섭으로 인한 품질 저하의 우려가 있지만 수신 감도가 뛰어나 통신 범위가 넓고 게이트웨이 당 수 만대의 사물인터넷(IoT) 디바이스와 접속 가능하며 저렴한 비용으로 망을 구성할 수 있는 장점이 있다.
면허 대역 기술은 기존의 통신사가 구축한 망을 사용하므로 전국망 서비스가 가능하고 서비스 품질이 보장된다. 그리고, 면허 대역 기술은 전송 속도가 높아 데이터 양이 큰 서비스에 적합하지만 사용 요금이 상대적으로 높은 단점이 있다.
그리고, 면허 대역 기술은 무선망의 인프라를 그대로 활용할 수 있는 것으로 주로 통신사업자들이 주도하고 있다. LTE-M는 전송속도가 빠른 대신 커버리지가 짧고 상대적으로 연결할 수 있는 최대 노드 개수가 적다. LTE-M의 단점을 보완하기 위해 생성된 기술이 협대역 사물인터넷(NB-IoT)이다.
협대역 사물인터넷(NB-IoT)은 주파수 대역폭이 LTE보다 좁아 전송 속도는 낮지만 저전력 광역 통신기술(Low Power Wide Area, LPWA)와 유사한 환경을 제공할 수 있다. 또한, 협대역 사물인터넷(NB-IoT)은 기지국 통신 반경을 키워 1㎢내 5만대 이상의 단말을 지원할 수 있으므로 보다 많은 사용자가 기기를 수용할 수 있다는 점에서 기존 IoT 방식과 차별화된다.
앞서 기재된 바와 같이, 면허 대역 기술들은 LTE 상용망에서 사용할 수 있는 장점에 있으나, 비면허 대역대의 기술들보다는 시장 진입이 늦고, 구축 비용이 비싼 단점이 있다. 또한, 비면허 대역 기술은 개방형 생태계 구조로 누구든지 IoT망을 활용할 수 있으나, 면허 대역 기술들은 프라이빗 네트워크(private network) 구성이 어려운 단점이 있었다.
본 발명의 배경이 되는 기술은 한국공개특허 제 10-2020-0074998 호(2020. 06.25. 공개)에 개시되어 있다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 면허 대역을 지원하는 무선통신 모뎀과 비면허 대역을 지원하는 무선통신 모뎀을 하나의 칩 형태로 일체화하여 응용 서비스 적용 환경에 따라 최적의 무선 통신을 제공하는 면허 주파수 대역 3GPP NB-IoT와 비면허 주파수 대역 LPWA 통신 방식을 지원하는 IoT 무선 통신칩을 제공하기 위한 것이다.
이러한 기술적 과제를 이루기 위한 본 발명의 실시 예에 따르면 면허 주파수 대역 NB-IoT 및 비면허 주파수 대역 LPWA를 지원하는 IoT 무선 통신칩에 있어서, 협대역 사물인터넷(NB-IoT) 통신망을 이용하여 서버 또는 사용자 단말과 무선 통신하며, 신호 처리된 데이터를 전송하는 면허 대역 모뎀, 자체 규격의 LPWA 통신망을 이용하여 게이트웨이 또는 사용자 단말과 무선 통신하며, 신호 처리된 데이터를 전송하는 비면허 대역 모뎀, 비연속적 수신(Discontinuous Reception, DRX) 방식을 이용하여 상기 면허 대역 모뎀 또는 비면허 대역 모뎀을 동적 모드로 전환시키는 모뎀 전환부, 그리고 상기 서버, 사용자 단말 및 게이트웨이로부터 수신된 데이터를 통신 규약에 따라 상기 면허 대역 모뎀 또는 비면허 대역 모뎀에 전달하는 제어부를 포함한다.
상기 모뎀 전환부는, 기 설정된 비연속적 수신(DRX) 사이클 동안 상기 면허 대역 모뎀을 대기 모드(Idle mode)로 동작시키고, 상기 비면허 대역 모뎀은 연결 모드(Connected mode)로 동작시킬 수 있다.
상기 제어부는, 수신된 데이터를 협대역 사물인터넷(NB-IoT) 통신망을 통해 전송하는 경우, 상기 면허 대역 모뎀이 대기 모드(Idle mode)인 상태인지 여부를 판단하고, 대기 모드이면 수신된 데이터를 저장부에 저장하도록 설정할 수 있다.
상기 면허 대역 모뎀이 연결 모드(Connected mode)로 전환되면, 상기 제어부는, 상기 저장부에 저장된 데이터를 상기 면허 대역 모뎀에 전달하고, 상기 면허 대역 모뎀은, 전달받은 데이터를 협대역 사물인터넷(NB-IoT) 통신망을 이용하여 상기 서버 또는 사용자 단말에 전송할 수 있다.
상기 제어부는, 수신된 데이터를 자체규격 LPWA 통신망을 통해 전송하는 경우, 상기 비면허 대역 모뎀이 대기 모드(Idle mode)인 상태인지 여부를 판단하고, 대기 모드이면 수신된 데이터를 저장부에 저장하도록 설정할 수 있다.
상기 비면허 대역 모뎀이 연결 모드(Connected mode)로 전환되면, 상기 제어부는, 상기 저장부에 저장된 데이터를 상기 비면허 대역 모뎀에 전달하고,
상기 비면허 대역 모뎀은, 전달받은 데이터를 자체규격 LPWA 통신망을 통해 상기 사용자 단말 또는 게이트웨이에 전송할 수 있다.
상기 면허 대역 모뎀과 비면허 대역 모뎀은, 동일한 RF IP를 공유하는 구조로 설계될 수 있다.
이와 같이 본 발명에 따르면, 면허 대역 전송 규격 또는 비면허 대역 전송 규격에 따른 전용 설계 블록을 제외한 나머지 블록을 서로 공유하는 구조로 설계함으로써, NB-IoT 무선통신 모뎀과 비면허 주파수 대역을 지원하는 자체규격 LPWA 무선통신 모뎀을 단순 통합하는 방식에 비해 로직 증가를 최소화할 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 면허 주파수 대역을 지원하는 NB-IoT 무선통신 모뎀과 비면허 주파수 대역을 지원하는 자체규격 LPWA 무선통신 모뎀을 하나의 칩으로 일체화하여 구현하므로 별도의 장치로 구현 시 요구되는 인터페이스 구성을 제거할 수 있어 하드웨어 구성 시 부피를 줄일 수 있으며 소비전력을 감소시킬 수 있는 장점이 있다.
또한, 본 발명에 따르면, IoT 응용 분야 적용에는 부적합한 기존 대용량 기반의 무선통신 기술의 한계를 극복하고, 전력 소모 최소화 및 저비용의 단말을 통해 IoT 인프라 구축비용을 획기적으로 절감할 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 환경, 재해 모니터링, 전기, 가스, 수도검침을 위한 스마트 미터링, 스마트 시티, 스마트 팩토리 등 다양한 산업분야의 초소형 저전력 IoT 서비스를 실현할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 IoT 무선 통신칩을 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 IoT 무선 통신칩의 프로토콜 소프트웨어 구조를 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 IoT 무선 통신칩에 적용되는 비연속적 수신(DRX) 방식을 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 IoT 무선 통신칩을 이용하여 데이터를 전송하는 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있다는 것을 의미한다.
그러면 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다.
이하에서는 도 1을 이용하여 본 발명의 실시예에 따른 IoT 무선 통신칩에 대해 더욱 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 IoT 무선 통신칩을 설명하기 위한 도면이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 IoT 무선 통신칩(100)은 서버(200) 또는 사용자 단말(300)과 네트워크 연결되어 데이터를 송수신한다.
그러면, 본 발명의 실시예에 따른 IoT 무선 통신칩(100)에 대하여 구체적으로 살펴보도록 한다. 도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 IoT 무선 통신칩(100)은 면허 대역 모뎀(110), 비면허 대역 모뎀(120), 모뎀 전환부(130), 제어부(140) 및 저장부(150)를 포함한다.
먼저, 면허 대역 모뎀(110)은 면허 주파수 대역 내에서 양방향 통신을 수행한다. 즉, 면허 대역 모뎀(110)은 서버(200) 또는 사용자 단말(300)로부터 수신된 데이터를 협대역 사물인터넷(NB-IoT) 통신망을 통해 전송된다. 협대역 사물인터넷(NB-IoT)은 기존 이동통신망을 통해 저전력 광역망(Low Power Wide Area Network, LPWAN)을 지원하는 것으로 699 MHz ~ 960MHz 및 1,710 MHz ~ 2,170MHz의 주파수 대역내에서 통신을 수행한다. 또한, 협대역 사물인터넷(NB-IoT)은 180Khz의 대역폭을 가지며, 하향 링크 최대 120Kbps의 데이터 전송속도를 지원한다.
그리고, 비면허 대역 모뎀(120)은 비면허 주파수 대역 내에서 양방향 통신을 수행한다. 즉, 비면허 대역 모뎀(120)은 사용자 단말(300) 또는 게이트웨이(400)로부터 수신된 데이터를 자체규격 LPWA 통신망을 통해 전송된다. 자체규격 LPWA는 사설 통신망을 통해 저전력 광역망(Low Power Wide Area Network, LPWAN)을 지원하는 것으로 912 MHz ~ 923.5MHz의 주파수 대역 내에서 통신을 수행한다. 또한, 자체규격 LPWA는 15Khz의 대역폭을 가지며, 최대 25Kbps의 데이터 전송속도를 지원한다.
모뎀 전환부(130)는 비연속적 수신(Discontinuous Reception, DRX) 사이클에 따라 면허 대역 모뎀(110) 또는 비면허 대역 모뎀을 동적 모드로 전환시킨다.
부연하자면, IoT 무선 통신칩(100)은 전력 소모량을 최소화하기 위하여 비연속적 수신(DRX) 기능을 적용한다. 따라서, 모뎀 전환부(130)는 비연속적 수신(DRX) 사이클 주기를 기 설정하고, 기 설정된 사이클 주기에 따라 면허 대역 모뎀(110) 또는 비면허 대역 모뎀(120)의 동작을 제어한다.
제어부(140)는 서버(200), 사용자 단말(300) 및 게이트웨이(400)로부터 수신된 데이터를 현재 동작중인 면허 대역 모뎀(110) 또는 비면허 대역 모뎀(120)에 전달한다. 그러면 면허 대역 모뎀(110)은 전달받은 데이터를 협대역 사물인터넷(NB-IoT) 통신망을 통해 전송하고, 비면허 대역 모뎀(120)은 전달받은 데이터를 자체규격 LPWA 통신망을 통해 전송한다.
다만, 면허 대역 모뎀(110) 및 비면허 대역 모뎀(120)은 비연속적 수신(DRX) 사이클 주기에 따라 대기 모드(Idle mode) 또는 연결 모드(Connected mode)로 동작한다. 따라서, 제어부(140)는 면허 대역 모뎀(110) 또는 비면허 대역 모뎀(120)의 현재 동작 상태를 판단하고, 판단된 결과에 따라 수신된 데이터를 저장부(150)에 저장시킨다.
마지막으로, 저장부(150)는 서버(200), 사용자 단말(300) 및 게이트웨이(400)로부터 수신된 데이터를 저장한다.
이하에서는 도 2를 이용하여 본 발명의 실시예에 따른 IoT 무선 통신칩(100)의 프로토콜 소프트웨어 구조에 대해 설명한다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 IoT 무선 통신칩의 프로토콜 소프트웨어 구조를 설명하기 위한 도면이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 IoT 무선 통신칩(100)은 면허 대역 모뎀(110)과 비면허 대역 모뎀(120)을 하나의 칩에 일체화되어 구성한다.
IoT 무선 통신칩(100)은 각각의 모뎀을 단순히 통합하는 방식이 아니라 면허 대역에서의 3GPP NB-IoT 전송 규격에 따른 전용 설계 블록과 비면허 대역에서의 저전력 광역 무선망(LPWA) 전송 규격에 따른 전용 설계 블록을 제외한 나머지 블록을 공유하는 구조로 설계된다.
부연하자면, 도 2에 도시된 바와 같이, IoT 무선 통신칩(100)의 프로토콜 소프트웨어 구조를 살펴보면, IoT 무선 통신칩(100)은 최상위에 위치하는 IoT 어플리케이션 프로그램과 TCP/UDP/IP 프로토콜은 공용으로 사용한다.
그리고, IoT 무선 통신칩(100)은 최하위에서 PHY 계층을 운용하기 위한 프로그램과 Baseband 모뎀 및 RF 제어 프로그램은 통합 구현하여 운용 모드에 따라 스위칭하도록 구성한다.
다만, 면허 대역 프로토콜 SW는 제2계층(MAC/RLC/PDCP)과 제3계층(RRC)및 NAS(EMM/ESM)를 포함하는 구조로 설계되고, 비면허 대역 프로토콜 SW는 LPWA MAC 계층을 포함하는 구조로 설계된다.
즉, IoT 무선 통신칩(100)은 면허 대역 모뎀(110)과 비면허 대역 모뎀(120) 간의 공유 구조를 바탕으로 설계되므로 면허 대역 모뎀(110)과 비면허 대역 모뎀(120)을 각각 분리하여 설계되었을 때보다 PHY 기준 송신기 3%, 수신기 10% 및 제어로직 2% 정도만 증가된 최적의 설계를 수행할 수 있다.
이하에서는 도 3 및 도 4를 이용하여 본 발명의 실시예에 따른 IoT 무선 통신칩(100)을 이용하여 데이터를 전송하는 방법에 대하여 더욱 상세하게 설명한다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 IoT 무선 통신칩에 적용되는 비연속적 수신(DRX) 방식을 설명하기 위한 도면이고, 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 IoT 무선 통신칩을 이용하여 데이터를 전송하는 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
먼저, 도 3에 도시된 바와 같이, 면허 대역 모뎀(110) 또는 비면허 대역 모뎀(120)은 비연속적 수신(Discontinuous Reception, DRX) 사이클에 따라 동작된다. 부연하자면, 비연속적 수신(DRX)은 44초에서 최대 3시간까지 확장 적용된 사이클 주기를 가진다. 따라서, 모뎀 전환부(130)는 기 설정된 비연속적 수신(DRX) 사이클 주기에 따라 면허 대역 모뎀(110) 또는 비면허 대역 모뎀(120)을 동적 모드로 전환시킨다. 즉, 도 3에 도시된 바와 같이, 모뎀 전환부(130)는 기 설정된 비연속적 수신(DRX) 사이클 동안 면허 대역 모뎀을 대기 모드(Idle mode)로 동작시킨다. 그리고 모뎀 전환부(130)는 면허 대역 모뎀(110)이 대기 모드(Idle mode)일 때, 비면허 대역 모뎀(120)을 연결 모드(Connected mode)로 동작시킨다.
그 다음, 도 4에 도시된 바와 같이, IoT 무선 통신칩(100)은 서버(200), 사용자 단말(300) 및 게이트웨이(400)로부터 데이터를 수신한다(S410).
예를 들면, 환경, 재해 모니터링, 전기, 가스, 수도검침을 위한 사용자 단말(300)로부터 데이터를 수신한다. 그리고, 수신된 데이터는 제어부(140)에 전달된다.
제어부(140)는 수신된 데이터가 면허 대역 모뎀(110) 또는 비면허 대역 모뎀(120) 중에서 어느 모뎀을 통해 전송되어야 하는지 여부를 판단한다(S420).
수신된 데이터는 통신 규약에 따라 면허 대역 모뎀(110)을 통해 전송될 수도 있고, 비면허 대역 모뎀(120)을 통해 전송될 수도 있다. 따라서, 제어부(140)는 전달받은 데이터가 어느 모뎀을 통해 전송될 것인 여부를 판단한다.
이때, 수신된 데이터가 면허 대역 모뎀(110)을 통해 전송될 경우, 제어부(140)는 면허 대역 모뎀(110)이 연결 모드(Connected mode)로 동작 중인지 여부를 판단한다(S430).
현재 시점에서 면허 대역 모뎀(110)이 연결 모드(Connected mode)로 동작 중이면, 제어부(140)는 수신된 데이터를 면허 대역 모뎀(110)로 전달한다.
그러면, 먼허 대역 모뎀(110)은 전달받은 데이터를 신호처리한 다음, 협대역 사물인터넷(NB-IoT) 통신망을 이용하여 서버(200) 또는 사용자 단말(300)에 전송한다(S440).
반면에, 면허 대역 모뎀(110)이 대기 모드(Idle mode)로 동작 중이면, 제어부(140)는 수신된 데이터를 저장부(150)에 저장한다(S450).
즉, 제어부(140)는 면허 대역 모뎀(110)이 대기 모드(Idle mode)로 동작 중인 상태에서 수신된 데이터를 저장부(150)에 저장하여 수집한다.
그리고, 제어부(140)는 대기 모드(Idle mode)로 동작 중이던 면허 대역 모뎀(110)이 연결 모드(Connected mode)로 전환되면, 제어부(140)는 저장된 데이터를 면허 대역 모뎀(110)에 전달한다.
그러면, 먼허 대역 모뎀(110)은 전달받은 데이터를 신호 처리한 다음, 협대역 사물인터넷(NB-IoT) 통신망을 이용하여 서버(200) 또는 사용자 단말(300)에 전송한다.
S430 단계 내지 S450단계에서는 수신된 데이터를 면허 대역 모뎀(110)을 통해 전송되는 방법에 대해 설명하였다. 수신된 데이터를 비면허 대역 모뎀(120)를 통해 전송할 경우에도 동일한 방법으로 데이터를 사용자 단말(300) 또는 게이트웨이(400)에 전송한다.
부연하자면, S430단계에서 수신된 데이터를 비면허 대역 모뎀(120)으로 전송할 경우, 제어부(140)는 현재 시점에서 비면허 대역 모뎀(120)이 연결 모드(Connected mode)로 동작 중인지 여부를 판단한다.
이때, 비면허 대역 모뎀(120)이 연결 모드(Connected mode)이면, 제어부(140)는 수신된 데이터를 비면허 대역 모뎀(120)으로 전달한다. 그러면, 비면허 대역 모뎀(120)은 전달받은 데이터를 신호 처리한 다음, 자체규격 LPWA 통신망을 이용하여 사용자 단말(300) 또는 게이트웨이(400)에 전송한다.
반면에, 현재 시점에서 비면허 대역 모뎀(120)이 대기 모드(Idle mode)로 동작 중이면, 제어부(140)는 수신된 데이터를 저장부(150)에 저장시킨다.
그리고, 대기 모드(Idle mode)로 동작 중이던 비면허 대역 모뎀(120)이 연결 모드(Connected mode)로 전환되면, 제어부(140)는 저장된 데이터를 비면허 대역 모뎀(120)에 전달한다.
그러면, 비먼허 대역 모뎀(120)은 전달받은 데이터를 신호 처리한 다음, 자체규격 LPWA 통신망을 이용하여 사용자 단말(300) 또는 게이트웨이(400)에 전송한다.
이와 같이 본 발명에 따른 IoT 무선 통신칩은 면허 대역 전송 규격 또는 비면허 대역 전송 규격에 따른 전용 설계 블록을 제외한 나머지 블록을 서로 공유하는 구조로 설계함으로써, NB-IoT 무선통신 모뎀과 비면허 주파수 대역을 지원하는 자체규격 LPWA 무선통신 모뎀을 단순 통합하는 방식에 비해 로직 증가를 최소화할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 IoT 무선 통신칩은 면허 주파수 대역을 지원하는 NB-IoT 무선통신 모뎀과 비면허 주파수 대역을 지원하는 자체규격 LPWA 무선통신 모뎀을 하나의 칩으로 일체화하여 구현하므로 별도의 장치로 구현 시 요구되는 인터페이스 구성을 제거할 수 있어 하드웨어 구성 시 부피를 줄일 수 있으며 소비전력을 감소시킬 수 있는 장점이 있다.
또한, 본 발명에 따른 IoT 무선 통신칩은 IoT 응용 분야 적용에는 부적합한 기존 대용량 기반의 무선통신 기술의 한계를 극복하고, 전력 소모 최소화 및 저비용의 단말을 통해 IoT 인프라 구축비용을 획기적으로 절감할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 IoT 무선 통신칩은 환경, 재해 모니터링, 전기, 가스, 수도검침을 위한 스마트 미터링, 스마트 시티, 스마트 팩토리 등 다양한 산업분야의 초소형 저전력 IoT 서비스를 실현할 수 있다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.
100 : IoT 무선 통신칩
110 : 면허 대역 모뎀
120 : 비면허 대역 모뎀
130 : 모뎀 전환부
140 : 제어부
150 : 저장부
200 : 서버
300 : 사용자 단말
400 : 게이트웨이

Claims (7)

  1. 면허 주파수 대역 NB-IoT와 비면허 주파수 대역의 LPWA 통신 방식을 지원하는 IoT 무선 통신칩에 있어서,
    협대역 사물인터넷(NB-IoT) 통신망을 이용하여 서버 또는 사용자 단말과 무선 통신하며, 신호 처리된 데이터를 전송하는 면허 대역 모뎀,
    자체규격 LPWA 통신망을 이용하여 게이트웨이 또는 사용자 단말과 무선 통신하며, 신호 처리된 데이터를 전송하는 비면허 대역 모뎀,
    비연속적 수신(Discontinuous Reception, DRX) 방식을 이용하여 상기 면허 대역 모뎀 또는 비면허 대역 모뎀을 동적 모드로 전환시키는 모뎀 전환부, 그리고
    상기 서버, 사용자 단말 및 게이트웨이로부터 수신된 데이터를 통신 규약에 따라 상기 면허 대역 모뎀 또는 비면허 대역 모뎀에 전달하는 제어부를 포함하는 IoT 무선 통신칩.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 모뎀 전환부는,
    기 설정된 비연속적 수신(DRX) 사이클 동안 상기 면허 대역 모뎀을 대기 모드(Idle mode)로 동작시키고,
    상기 비면허 대역 모뎀은 연결 모드(Connected mode)로 동작시키는 IoT 무선 통신칩.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제어부는,
    수신된 데이터를 협대역 사물인터넷(NB-IoT) 통신망을 통해 전송하는 경우, 상기 면허 대역 모뎀이 대기 모드(Idle mode)인 상태인지 여부를 판단하고, 대기 모드이면 수신된 데이터를 저장부에 저장하도록 설정하는 IoT 무선 통신칩.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 면허 대역 모뎀이 연결 모드(Connected mode)로 전환되면,
    상기 제어부는,
    상기 저장부에 저장된 데이터를 상기 면허 대역 모뎀에 전달하고,
    상기 면허 대역 모뎀은,
    전달받은 데이터를 협대역 사물인터넷(NB-IoT) 통신망을 이용하여 상기 서버 또는 사용자 단말에 전송하는 IoT 무선 통신칩.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 제어부는,
    수신된 데이터를 자체규격 LPWA 통신망을 통해 전송하는 경우, 상기 비면허 대역 모뎀이 대기 모드(Idle mode)인 상태인지 여부를 판단하고, 대기 모드이면 수신된 데이터를 저장부에 저장하도록 설정하는 IoT 무선 통신칩.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 비면허 대역 모뎀이 연결 모드(Connected mode)로 전환되면,
    상기 제어부는,
    상기 저장부에 저장된 데이터를 상기 비면허 대역 모뎀에 전달하고,
    상기 비면허 대역 모뎀은,
    전달받은 데이터를 자체규격 LPWA 통신망을 통해 상기 사용자 단말 또는 게이트웨이에 전송하는 IoT 무선 통신칩.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 면허 대역 모뎀과 비면허 대역 모뎀은,
    동일한 RF IP를 공유하는 구조로 설계되는 IoT 무선 통신칩.
KR1020200162645A 2020-11-27 2020-11-27 면허 주파수 대역 3GPP NB-IoT와 비면허 주파수 대역 LPWA 통신 방식을 지원하는 IoT 무선 통신칩 KR20220075101A (ko)

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