추적 프로젝트에는 통신, 감지, 전력, 제어, 메모리, 컴퓨팅이 주요 기술로 사용됩니다.

주요 추적 기술로는 GNSS, 블루투스 및 Wi-Fi RSSI, 블루투스 도래각 UWB, 초음파, SLAM, RFID, 네트워크 TOF, 적외선 등이 있습니다. SLAM은 이미지 및 비디오 스트리밍을 위해 높은 대역폭과 데이터 전송 속도를 요구하며, 다른 기술들은 위치 메시지당 수 바이트 또는 수십 바이트를 사용합니다. 위치 정확도, 전력 소비, 제품 크기, 비용, 네트워크 가용성 또는 통신 거리 등을 고려할 때 다양한 통신 기술이 존재합니다. 본 논문에서는 최신 모바일 네트워크 기술과 그 특징을 소개합니다. 유사한 기술들을 비교함으로써 추적 프로젝트에 대한 각 기술의 장단점을 분석하고, 독자들이 개인 또는 자산 추적 프로젝트에 어떤 기술을 사용할지 선택할 수 있도록 돕습니다.

1. 4G와 5G

4G와 5G는 서로 다른 세대의 모바일 네트워크 기술입니다. 속도, 대역폭, 지연 시간, 그리고 성능 측면에서 몇 가지 주요 차이점이 있습니다. 주요 차이점은 다음과 같습니다.

• 속도
  5G는 4G보다 훨씬 빠르며, 최대 2.5Gbps의 다운로드 속도와 1.25Gbps의 업로드 속도를 제공합니다. 반면 4G는 최대 1Gbps의 다운로드 속도와 500Mbps의 업로드 속도만 제공합니다. 따라서 5G는 고해상도 비디오 스트리밍, 가상 현실, 클라우드 게임과 같이 데이터 집약적인 애플리케이션을 지원할 수 있습니다.
• 대역폭
  5G는 4G보다 대역폭이 넓어 서비스 품질 저하 없이 더 많은 기기와 사용자를 동시에 지원할 수 있습니다. 5G는 밀리미터파와 같이 4G보다 더 높은 주파수를 사용하는데, 이는 혼잡도가 낮고 더 많은 데이터를 전송할 수 있습니다. 또한 5G는 더 작고 지향성이 강한 안테나를 사용하여 4G보다 미터당 1,000개 이상의 기기를 지원합니다. 즉, 5G는 스마트폰, 태블릿, 노트북, 스마트 TV, 웨어러블 기기, IoT 기기 등에서 증가하는 인터넷 접속 수요를 감당할 수 있습니다.
• 숨어 있음
  5G는 4G보다 지연 시간이 짧아 기기와 서버 간 통신 시 지연이나 렉이 적습니다. 5G의 지연 시간은 약 1ms인 반면, 4G는 약 50ms입니다. 5G는 차량, 로봇, 의료 시술의 원격 제어는 물론 온라인 게임 및 화상 회의와 같은 더욱 실시간적이고 상호 작용하는 애플리케이션을 구현할 수 있습니다.

4G와 5G의 주요 차이점은 다음과 같습니다. 하지만 이러한 차이점은 네트워크의 가용성과 커버리지, 그리고 기기의 호환성과 성능에 따라 달라집니다. 5G의 모든 이점을 누리려면 5G 지원 기기와 해당 지역의 5G 네트워크 제공업체가 필요합니다.

IoT 프로젝트에서는 게이트웨이의 데이터 백홀에 5G와 4G가 모두 사용됩니다. 즉, LoRaWAN 게이트웨이, AoA(Angle of Arrival) 게이트웨이 등입니다. 4G가 사용되는 이유는 다음과 같습니다.

• 4G 모듈은 더 저렴합니다.
• 속도, 대역폭, 지연 시간은 시스템 성능에 큰 영향을 미치지 않습니다.

많은 차량 추적 장치는 4G를 사용합니다. 4G는 5G보다 전 세계적으로 적용 범위가 더 넓기 때문입니다. 반면 2G와 3G는 단계적으로 폐지되고 있습니다.

RTK(실시간 이동 측위) 및 PPK(후처리 이동 측위)와 같은 일부 고정확도 GNSS 위치 지정 기술은 위치 지정 중에 더 빠르고 더 많은 데이터 통신이 필요하기 때문에 4G를 사용합니다.

2. LTE와 4G

LTE와 4G는 모바일 네트워크 기술과 관련된 두 가지 용어입니다. LTE는 Long-term Evolution의 약자로 무선 광대역 통신 표준입니다. 4G는 Fourth Generation의 약자로 국제전기통신연합(ITU)에서 정의한 4세대 모바일 데이터 기술을 총칭하는 용어입니다.

LTE는 4G 속도를 제공할 수 있는 기술 중 하나이지만, 모든 LTE 네트워크가 4G 기준(예: 최소 100Mbps의 최대 다운로드 속도)을 충족하는 것은 아닙니다. 이러한 경우를 구분하기 위해 일부 통신사는 4G 요구 사항을 충족하는 더 빠르고 향상된 LTE 네트워크를 지칭하기 위해 4G LTE라는 용어를 사용합니다. 그러나 일부 통신사는 실제로 4G 표준보다 느린 LTE 네트워크를 마케팅하기 위해 4G LTE라는 용어를 사용하기도 합니다.

WiMAX는 4G 속도를 제공할 수 있는 또 다른 기술로, 전 세계 마이크로파 접속을 위한 상호 운용성(Worldwide Interoperability for Microwave Access)을 의미합니다. WiMAX는 전파를 사용하여 데이터를 전송한다는 점에서 LTE와 유사하지만, 네트워크 아키텍처와 주파수 범위가 다릅니다. WiMAX는 4G 초기에 더 널리 사용되었지만, 대부분의 시장에서 LTE가 WiMAX를 대체했습니다.

요약하자면, LTE와 4G는 정확히 같은 개념은 아니지만, 통신사와 소비자 사이에서 종종 혼용되고 있습니다. LTE는 4G 속도를 제공할 수 있는 특정 기술이지만, 모든 LTE 네트워크가 4G를 지원하는 것은 아닙니다. WiMAX는 4G 속도를 제공할 수 있는 또 다른 기술이지만 LTE만큼 널리 사용되지는 않습니다.

3. CAT-M 및 LTE-M

CAT-M과 LTE-M(Long-Term Evolution for Machines)은 IoT 애플리케이션을 위해 설계된 LTE 셀룰러 기술 계열의 기기 범주를 지칭하는 두 가지 다른 명칭입니다. CAT-M과 LTE-M 기기는 기존 LTE 기기에 비해 낮은 전력 소비, 긴 배터리 수명, 더 넓은 커버리지, 그리고 저렴한 비용 등 몇 가지 장점을 가지고 있습니다. 그러나 낮은 데이터 속도, 좁은 대역폭, 그리고 기능 제한과 같은 한계점도 있습니다.

주요 차이점은 다음과 같습니다.

• 대역폭
  CAT-M 및 LTE-M 장치는 1.4MHz의 대역폭을 사용하는데, 이는 다른 LTE 장치가 사용하는 일반적인 20MHz 대역폭보다 훨씬 작습니다. 즉, 동일한 주파수 대역에 더 많은 장치를 탑재할 수 있지만 데이터 용량과 속도는 더 낮습니다.
• 데이터 속도
  CAT-M 및 LTE-M 기기는 다운링크와 업링크 모두 최대 1Mbps의 최대 데이터 속도를 제공하며, 이는 대부분의 IoT 애플리케이션에는 충분하지만 비디오 스트리밍이나 게임과 같은 고대역폭 서비스에는 적합하지 않습니다. 다른 LTE 기기는 다운링크에서 최대 10Mbps, 업링크에서 최대 5Mbps(CAT-1) 또는 그 이상(CAT-4 이상)까지 도달할 수 있습니다.
• 전력 소비량
  CAT-M 및 LTE-M 기기는 다른 LTE 기기보다 전력 소모량이 낮아 배터리로 더 오래 작동할 수 있습니다. 또한 절전 모드(PSM) 및 확장 불연속 수신(eDRX)과 같은 절전 기능을 지원하여 사용하지 않을 때는 절전 모드로 전환하거나 활동을 줄일 수 있습니다.
• 적용 범위
  CAT-M 및 LTE-M 장치는 다른 LTE 장치보다 커버리지가 더 넓으며, 특히 실내 및 교외 지역에서 더욱 그렇습니다. 반복 및 링크 적응을 사용하여 신호 품질과 안정성을 향상시킬 수 있습니다. 또한 더 높은 전력 레벨에서 송신하고 더 낮은 신호 레벨에서 수신할 수 있는 커버리지 향상 모드(CEM)를 지원합니다.
• 복잡성
  CAT-M 및 LTE-M 장치는 다른 LTE 장치보다 복잡성이 낮아 하드웨어 및 소프트웨어 요구 사항이 더 간단합니다. 또한 음성 지원, 캐리어 어그리게이션, 다중 안테나 등 기능도 더 적습니다.