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[애플경제 전윤미 기자] 5G에 비해 더 나은 6G 기술을 제공하기 위해 대량의 기기(디바이스) 형태의 통신을 지원하는 기술이 ‘앰비언트 IoT’다. 이에 대해 이동통신 표준화 기술협력기구인 3GPP는 그간 합의된 앰비언트 IoT 요구사항과, 현재 동 기구에서 연구하고 있는 앰비언트 IoT 무선 기능 등 기술동향을 소개해 관심을 끈다. 즉 엠비언트 IoT 기술의 완결을 통해 조속한 6G 통신의 보편화를 기하기 위한 것이다.

이를 인용, 소개한 KT의 홍성표 네트워크연구소 수석연구원은 최근 연구 보고서에서 우선 엠비언트 IoT가 이른바 ‘에너지 하베스팅’ 기술임을 밝히고 있다. 쉽게 말해 ‘쓰다가 남거나, 버려지는’ 에너지를 활용한 기술이다. 홍 연구원은 “IoT 디바이스 보급이 확산되고 있지만, 모든 IoT 디바이스에 대해 일일이 배터리를 통해 전원을 공급하는 것은 어려운 일”이라며, “높은 유지보수 비용과 심각한 환경문제를 야기할 수 있는데, 이를 해결하기 위해 에너지 하베스팅 기반의 앰비언트 IoT 기술이 고려될 수 있다”는 것이다.

나아가선 6G 통신에 의한 모든 모바일 기술이 이를 바탕으로 할 것이란 얘기다. 더욱이 “에너지 하베스팅은 연속적일 수도 있고, 진동에 의해 부수적으로 발생할 수도 있어서” 바람직하다는 얘기다.

‘재고조사’의 센터데이터수집, 포지셔닝, 명령 등

6G에서 IoT 기술은 5G에 비해 상대적으로 적은 영역 내에서 수많은 디바이스들에게 ‘커넥티비티’를 지원해야 한다. 이는 고밀도 센서 네트워크, 물류, 운송 등을 포함한다. 즉, “5G의 연결밀도(connection density)보다 더 높은 수준의 연결밀도가 요구된다.”는 것이다.

실제로 엠비언트 IoT 디바이스에 의한 6G 사용 사례로서, ‘재고 조사’가 대표적이다. 이는 ▲센서 데이터 수집, ▲포지셔닝, ▲명령 등을 포함한다. 우선 특정 지역에 어떤 상품이 이 있는지 검색하는 재고조사에 유용하다. 이를 위해 특정 지역의 네트워크에서 (엠비언트 IoT 디바이스로) 요청이 오면, 상품에 부착된 앰비언트 IoT 디바이스는 상품과 관련된 식별자를 보고한다. 이때 상태, 측정 결과, 위치 등 각종 정보가 추가될 수 있다.

다음으로 ▲센서 데이터 수집을 통해 앰비언트 IoT 디바이스가 센서와 결합된다. 센서 데이터 전송은 앰비언트 IoT 디바이스에 의해 시작될 수 있다. 이는 주기적으로, 또는 앰비언트 IoT 디바이스에 전원이 공급될 때 트리거될 수 있다.

이 경우 ▲포지셔닝의 주요 목적은 상품의 위치를 확인하는 것이다. 즉, 상품에 부착된 주변 IoT 단말은 상품과 관련된 식별자를 알려준다. 그런 다음 이를 위치 정보와 결합할 수 있다. 이때 ‘포지셔닝’은 앰비언트 IoT 지원 ‘리더’(reader)나 이에 연결된 네트워크에 의해 시작될 수 있다. ‘리더’는 특정 범위 내에서 앰비언트 IoT 디바이스의 위치를 찾을 수 있게 해준다.

이어서 ▲명령을 사용하면 앰비언트 IoT 디바이스가 액추에이터와 연결될 수 있다. 액추에이터 명령의 전송은 일반적으로 네트워크에 의해 시작된다

엠비언트 IoT 디바이스와 기지국 간의 통신 방식도 중요하다. IoT 네트워크와 디바이스 간 오퍼레이션을 위한 ‘커넥티비티 토폴로지’의 경우, 같은 토폴로지 내부 또는 외부의 다른 노드로부터 앰비언트 IoT 디바이스로 ‘반송파’가 제공될 수 있다. 각 토폴로지의 링크는 또한 양방향이거나, 단방향일 수 있다.

IoT 디바이스 간 오퍼레이션 ‘커넥티비티 토폴로지’

구체적으로 보면, 우선 앰비언트 IoT 디바이스는 기지국과 직접 또는 양방향으로 통신한다. 이 경우 기지국과 앰비언트 IoT 디바이스 간의 통신에는 앰비언트 IoT ‘데이터’와 ‘시그널링’이 포함된다. 앰비언트 IoT 디바이스로 데이터를 전송하는 기지국과, 앰비언트 IoT 디바이스로부터 데이터를 수신하는 기지국은 동일한 기지국일 수도 있고 서로 다른 기지국일 수도 있다.

다음으로 앰비언트 IoT 디바이스는 기지국과 단말 간 인터페이스를 통해, 기지국에 연결하는 중간 ‘노드’와 데이터를 송수신하는 경우가 있다.

세 번째로 앰비언트 IoT 디바이스는 기지국에 데이터를 전송하는 한편, 보조 노드로부터 데이터를 수신하기도 한다. 또는 앰비언트 IoT 디바이스가 기지국으로부터 데이터를 수신하고, 보조 노드에 데이터를 전송한다. “이때 보조 노드는 앰비언트 IoT 기능이 가능한 릴레이 단말이나 일반 단말이 될 수 있다.”는 설명이다.

네 번째로 앰비언트 IoT 디바이스는 일반 단말과 양방향으로 통신한다. 일반 단말과 앰비언트 IoT 디바이스 간의 통신에는 역시 앰비 언트 IoT 데이터와 시그널링이 포함된다. 

3개 스텝, ‘랜덤 액세스 프로시저’

3GPP는 엠비언트 IoT의 프로시저에 대해서도 3개의 스텝으로 구분, 설명하고 있다. 먼저, 스텝A에서 리더는 서비스 요청에 기초해 응답이 필요한 디바이스를 지시하는 A-IoT 페이징 메시지를 송신한다. 스텝B에서 디바이스에서 리더로 데이터 전송이 수행된다. 트리거된 앰비언트 IoT 디바이스는 앰비언트 IoT 랜덤 액세스 프로시저를 사용하거나, 또는 앰비언트 IoT 랜덤 액세스 프로시저를 사용하지 않고 디바이스 ID 전송을 수행할 수 있다.

마지막으로 스텝C에서 리더와 디바이스 간 추가적인 데이터 전송이 수행될 수 있다. 예를 들어, 통신 명령을 전송하기 위해 리더에서 디바이스로 데이터 전송이 수행될 수 있다. 또는 해당 명령에 대한 피드백을 위해 반대로 디바이스에서 리더로 데이터 전송이 수행될 수도 있다.

흔히 ‘재고 관리’와 같은 경우, 스텝A와 스텝B만을 이용해 디바이스 ID 전송을 수행함으로써 완료할 수 있다. 다만 ‘’재고관리‘와 ’명령‘을 모두 포함하는 경우는 스텝A, 스텝B, 스텝C가 모두 작동함으로써 완료할 수 있다

3GPP는 앰비언트 IoT 디바이스가 데이터 전송을 위해 네트워크에 액세스하기 위해 사용되는 ‘랜덤 액세스 프로시저’에 대해서도 관련된 상위 수준의 기능에 대해 합의했다. 합의사항에서 3GPP는 “앰비언트 IoT 랜덤 액세스는 리더에 의해 트리거되며, 해당 트리거링은 단일 앰비언트 IoT 디바이스, 그룹 앰비언트 IoT 디바이스들, 리더의 커버리지 내의 모든 앰비언트 IoT 디바이스들을 포함하기로 했다”고 설명했다.

즉, 앰비언트 IoT 디바이스가 ’응답‘을 선택하면, 해당 디바이스는 ▲액세스 자원을 결정하는 단계, ▲리더에 액세스하는 단계, 그리고 ▲리더와 상위 계층 데이터를 전송하는 단계를 포함하기로 한 것이다.