무선 산업 통신 기술 소개
산업용 무선 통신엄청난 발전 잠재력을 가지고 있습니다.
HSM Networks의 최신 연구에 따르면 산업용 네트워킹 시장은 지속적으로 성장하고 있으며, 2024년에는 7%의 성장률을 보일 것으로 예상됩니다. 최근 몇 년간 무선 기술은 꾸준히 성장해 왔지만, 성장률은 다소 둔화되었다는 보고가 있습니다. 네트워크 유형별로는 무선 솔루션이 여전히 전체 시장의 7%를 차지하고 있습니다. 시장에서는 무선 기능을 갖춘 산업용 제품이 계속해서 출시되고 있으며, 공장 환경에서 무선 솔루션의 도입이 증가하고 있습니다. 대표적인 활용 사례로는 케이블 대체, 무선 기계 접근, 이동식 산업 장비 연결 등이 있습니다.
독일의 '인더스트리 4.0 연구 개발 백서'와 '인더스트리 4.0 구현 전략 및 참조 아키텍처'는 모두 무선 기술을 인더스트리 4.0 네트워크 통신 기술 연구 및 혁신의 중요한 구성 요소로 간주합니다.
미국 산업인터넷 컨소시엄(IIC)은 산업 분야에서 무선 기술의 적용을 매우 중요하게 생각합니다. IIC는 네트워크 기술 연구를 수행하기 위해 특별히 네트워크 연결 그룹을 설립했습니다.
독일의 인더스트리 4.0과 미국의 산업 인터넷이 산업 분야에서 무선 기술의 적용을 매우 중요하게 여기는 이유는 무선 네트워크가 기존 산업용 유선 네트워크에 비해 명백한 장점을 가지고 있기 때문입니다.
● 네트워크 구축 및 유지 보수 비용을 크게 절감합니다. 무선 네트워크는 신속하게 구축할 수 있으며, 케이블 및 관련 보호 장치를 현장, 작업장, 공장 및 기타 환경에 무선으로 설치할 수 있습니다. 설치 및 유지 관리 비용이 절감됩니다.
● 생산 라인의 유연성을 향상시키십시오. 무선 기술은 현장 장비의 이동성을 확보하고 산업 생산 및 응용 분야 요구 사항에 따라 생산 라인을 유연하고 신속하게 재구성할 수 있도록 합니다.
● 다양한 배포 환경을 구현하십시오. 무선 기술은 케이블 설치의 한계를 뛰어넘고 메시형, 스타형 등 다양한 네트워크 아키텍처를 구현할 수 있기 때문에 다양한 산업 현장에서 신속한 구축이 가능합니다.
산업 네트워크에 사용되는 무선 기술
무선 통신 거리는 무선 통신 기술을 단거리 무선 통신 기술과 광역 네트워크 통신 기술로 구분할 수 있습니다.
● 단거리 무선 통신 기술여기에는 무선 인터넷, 블루투스, 지그비 및 RFID와 같은 기존의 단거리 통신 기술과 무선HART, ISA100.11a, 위아-아빠 등으로 대표되는 산업용 애플리케이션 전용 단거리 통신 기술이 포함됩니다.
● 광역 네트워크 통신 기술:2G/3G/4G/5G 셀룰러 기술과 LPWA 기술을 포함하여 참고-사물 인터넷 및 eMTC는 허가된 주파수 대역 기술이며, 로라 및 SigFox는 허가되지 않은 주파수 대역 기술입니다.
산업 분야에서 무선 네트워크를 적용하려면 적용 링크와 제공하는 서비스에 따라 다양한 수준의 최적화 설계가 필요합니다. 무선 통신 속도에 따라 고속 통신과 저속 통신으로 나눌 수도 있습니다. 대표적인 무선 기술 적용 시나리오는 표에 나와 있습니다.
범주 | 통신 거리 | 통신률 | 일반적인 적용 사례 |
블루투스 | 10미터 | 20M | 단거리 통신, 오디오 스트리밍, 파일 동기화 |
와이파이 | 50미터 | 200미터 | 가정이나 사무실 네트워크, 온라인 비디오, 대용량 게임 및 파일 다운로드 등 |
지그비
| 200m | 250kbps | 2.4GHz 주파수 대역은 저속 및 저전력 소모를 특징으로 합니다. 센서 데이터 통신 및 가전제품 원격 제어와 같은 IoT 기기에 사용됩니다. |
무선HART | 200m | 250kbps
| 2.4GHz 주파수 대역, 저속, 저전력 소비 및 높은 신뢰성.산업 현장에서는 신뢰성, 간섭 방지 및 지연 보장 측면에서 많은 기술적 최적화가 이루어졌습니다. |
로라
| 1-20km
| 0.3-5kbps
| 에스ubG 무료 허가 주파수 대역, 스마트 농업, 스마트 빌딩물류 추적을 위해서는 자체 네트워크 구축이 필요합니다. |
참고-IoT
| 1-20km
| <250kbps
| 서브G 승인 주파수 대역, 수도 계량기, 주차, 반려동물 추적화재경보기, 운영자 네트워크 사용. |
5G
| 500m
| 1Gbps
| 고속, 저지연, 다수의 연결, 높은 신뢰성자율 주행, 드론, VR/AR, 스마트 공장 및 스마트 의료. |
무선 네트워크의 발전 추세는 주로 중첩 방식이며, 통합 방식이 이를 보완할 것이다.
산업 제어 시스템은 독립형 시스템이며 안정성과 신뢰성을 최우선 기준으로 삼기 때문에 산업체들은 시스템 변경에 매우 신중합니다. 산업 제조 및 산업 서비스 기업들은 생산 설비, 환경, 생산 도구 등에 대한 데이터가 절실히 필요합니다. 또한 유선 네트워크 구축은 비용과 난이도가 매우 높기 때문에 무선 네트워크를 중첩 방식으로 구축하는 방식을 채택하고 있습니다.
오버레이 방식은 기존 공장 네트워크 외부에 무선 네트워크를 구축하여 장비 및 제품 정보를 수집하고, 특정 시나리오에서 비실시간 및 실시간 장비 제어를 수행하는 것을 의미합니다. 일부 기업은 무선 네트워크 구축에 있어 융합적 접근 방식을 채택하여, 기존 산업 제어 네트워크 단말기(필드버스 및 대규모 네트워크 등)를 무선 네트워크로 점진적으로 대체함으로써 무선 정보 수집 및 제어를 구현하고자 합니다.
