최수철 노르딕 세미컨덕터 코리아 지사장

셀룰러 사물인터넷(IoT)의 단점은 단말장치를 LTE-M이나 NB-IoT 네트워크에 적용하기 위해서 사전 인증이 필요하다는 점이다. 반면 무선주파수(RF) 할당을 사용하는 LPWAN은 라이선스가 필요없다. 인증은 많은 시간과 비용이 소모된다. 그러나 적합한 기술 공급업체를 선택하면 쉽게 성공적인 행보로 개발할 수 있다. 또 인증이 완료되면, 엄격하게 규제되는 셀룰러 네트워크의 글로벌 커버리지와 QoS(Quality of Service)의 이점을 통해 이에 상응하는 가치를 얻을 수 있다.  셀룰러 IoT 단말장치가 네트워크와 연결되기 위해서는 규제기관의 사양을 충족하는 품질 보증 테스트를 통과했다는 인증이 필요하다. 인증이 없는 제품은 시장에 출시 조차 할 수 없다. 

칩셋, 모듈, 단말장치의 인증

셀룰러 IoT 단말장치는 일반적으로 3가지 레벨에서 제품 인증을 충족해야 한다. 하나는 칩셋이고, 다른 하나는 단말장치의 기반이 되는 모듈, 그리고 나머지는 단말장치 자체다.  일반적으로 칩셋 공급업체는 칩셋에 대한 인증을 받는다. 그런 다음 모듈 공급업체가 이 칩셋을 통합하고, 모듈에 대한 인증을 받는다. 이 모듈이 통합되는 최종 제품 또한 인증을 받아야 한다.  그러나 몇 가지 예외가 있다. 하나는 LTE-M/NB-IoT 모뎀과 GPS를 통합한 노르딕세미컨덕터의 nRF9160 시스템인패키지(SiP)다. nRF9160 SiP는 저전력 셀룰러 IoT 솔루션이다. RF 프론트 엔드 및 전력관리 IC와 같은 부품과 함께 칩셋(노르딕에서 개발한)을 통합하고 있다. 노르딕은 전세계 셀룰러 네트워크에 사용할 수 있도록 모듈 레벨에서 이 SiP 인증을 관리하고 있다.  모듈 인증만 갖춘 모듈을 사용해서 장치와 네트워크를 연결하기 위해서는 이동통신 사업자의 특별 승인이 필요하다. 이 승인은 시험용으로만 허가되며, 단 몇 개의 유닛 만으로 진행된다. 하지만 소량 생산이라도 이런 모듈 기반 설계가 적용되는 경우에는 제조업체는 단말장치의 인증을 위해 제품을 제출해야 한다. 시간과 비용이 많이 소모될 수 있다. 특히 각 설계에 대한 새로운 인증이 필요하기 때문에 설계가 반복될 때마다 부담은 더 커질 수 밖에 없다.

임베디드 모뎀의 인증 경로

단말장치 인증에 대한 위험을 완화시키면서 시간과 비용을 절감할 수 있는 대체 경로가 있다. 임베디드 모뎀을 셀룰러 IoT의 기반으로 사용하는 것이다.  임베디드 모뎀은 안테나 연결 등 입출력(IO) 핀에 대한 액세스를 보장하고 전압 레귤레이션을 추가해 준다. 모듈에서 제공되지 않는 필수 설계 요소들을 추가함으로써 완벽하게 동작하는 모뎀을 만들 수 있다. 모뎀 제조사는 셀룰러 IoT 솔루션으로 모듈 인증이 아닌 단말장치에 대한 인증을 획득할 수 있게 된다.  최종 제품 설계자는 최종 제품에 통합한 후에도 추가 인증이 별도로 필요하지 않은 '드롭-인(Drop-in) 임베디드 모뎀' 소싱에 유리하다. 드롭인 임베디드 모뎀은 검증 및 테스트가 완료된 셀룰러 IoT 설계 기반이다. 미국의 임베디드 모뎀 업체 님베링크의 스카이와이어 나노 NL-SW-LTE-NRF9160은 노르딕의 nRF9160 SiP를 기반으로 단말장치 인증을 획득한 모뎀이다. 몇 가지 특별한 예외사항을 제외하고는, LTE-M 또는 NB-IoT 네트워크에 적용하기 전에 별도로 이동통신 사업자의 인증 절차를 거치치 않아도 된다. 

간편한 셀룰러 IoT 설계

nRF9160 SiP와 개발 툴을 이용하면 대다수의 셀룰러 IoT의 설계 복잡성을 제거하고, 인증을 용이하게 처리할 수 있다. 셀룰러 IoT 경험이 거의 없는 기업들도 이 분야에 쉽게 진입할 수 있다.  개발자는 SiP의 전용 애플리케이션 메모리 공간에 자체 코드를 포팅하거나 실행할 수 있다. 임베디드 모뎀의 기능을 제어하는 펌웨어는 별도의 메모리 공간을 할당해 저장할 수 있다. 님베링크는 노르딕의 설계 용이성을 이용해 스카이와이어 나노를 개발했다. 님베링크는 "제품 개발자가 보다 쉽게 셀룰러 연결 기능을 구현하도록 지원하는 것에 주력했다"고 말했다.

셀룰러 IoT 연결 기능을 자사 설계에 추가하고자 하는 개발자는 이 임베디드 모뎀을 사용해 단 몇 주 만에 제품 개념을 현실화시킬 수 있다.