코드주 두번째 내장형 모뎀을 소개 합니다.

코드주 첫 번째 내장형 모뎀은 Murata Type1SC LTE CAT.M1 모듈을 이용해서 제작했습니다.
 
코드주 내장형모뎀의 특징은 다른 회사의 제품과 달리 사용자의 보드에 SMT공정을 통해 실장 해서 사용할 수 있습니다. 
출시 이후 많은 제조사들이 자사 제품에 적용해서 vodafone global sim과 함께 주변 네트워크 환경에 관계없이 어디서나 끊기지 않는 다양한 IoT장비를 제작할 수 있었습니다. 코드주는 모뎀을 개발하는 과정에서 매뉴얼만 제공하는 타 모뎀 제조사와 달리 오픈소스와 블로그를 통한 다양한 사용사례 공개, 커뮤니티를 통한 오픈소스 기술지원으로 사용자가 생각하고 계신 여러 가지 아이디어들을 실제 상용화 할 수 있도록 열심히 도왔습니다. 그동안 github.com에 오픈소스로 지원했던 내역은 아래와 같습니다. 
 
1. 아두이노 라이브러리 및 예제 & 매뉴얼 & 회로 & 도면
https://github.com/codezoo-ltd/TYPE1SC
https://github.com/codezoo-ltd/ppposclient
https://github.com/codezoo-ltd/ppposclientSecure
https://github.com/codezoo-ltd/Universal-Arduino-Telegram-Bot-Type1SC
https://github.com/codezoo-ltd/Murata_Soil_CO2_Arduino_Library
 
2. 라즈베리파이 모뎀 설정, pppd 스크립트, 미니 LTE 라우터
https://github.com/codezoo-ltd/rpirtscts 
https://github.com/codezoo-ltd/Type1SC_Linux
https://github.com/codezoo-ltd/miniRouter
 
3. ESP-IDF (esp-modem, firbase, aws-iot)
https://github.com/codezoo-ltd/esp-protocols
https://github.com/codezoo-ltd/Firebase-idf
https://github.com/codezoo-ltd/esp-aws-iot
 
 
두 번째 내장형 모뎀은 첫 번째 모뎀을 사용하고 계신 고객사들의 요청에 의해 2023년 하반기부터 기획해서 진행하게 되었습니다. 구체적인 요청 내용은 아래와 같습니다.
 
1. GNSS기능을 사용하고 싶다. 
2. Murata 모듈에 사용한 Altair 칩셋보다 좀 더 친숙한 Qualcomm 칩셋기반의 AT명령어 셋을 활용하고 싶다. 
3. 전문 통신모듈 벤더의 제품을 사용하고 싶다.
4. 기존 제품과 동일한 내장형 모뎀이었으면 좋겠다.
 
1~4까지의 요구사항에 맞춰서 다양한 통신모듈 벤더를 만나보고 자료검토를 진행했습니다. 
최종 선택한 회사는 텔릿(Telit Cinterion) 입니다. 

2021년 1분기 글로벌 통신 IoT모듈 시장 업체별 점유율 (매출액 기준), 출처 카운터포인트리서치

 
텔릿은 글로벌마켓에서 7% 이상의 점유율을 가지고 있고, 글로벌 IoT 모듈시장에서 3위 업체입니다. 마켓 1, 2위 업체 (Quectel, Fibocom)의 경우 중국업체입니다. THALES는 IoT셀룰러 모듈 사업을 Cinterion 브랜드로 운영했는데, 2022년에 텔릿이 탈레스의 셀룰러 IoT모듈 사업을 인수했습니다. 그래서 사명도 Telit Cinterion으로 변경되었습니다.  
 
두 번째 내장형 모뎀에 사용한 텔릿의 모듈은 ME310G1-W3입니다. 
대략적인 스펙은 아래와 같습니다. 자세한 스펙이 궁금하시면 아래 링크를 참고하시기 바랍니다.
https://github.com/codezoo-ltd/ME310G1-W3/blob/main/Product%20Brief/TC_ME310G1_Product_Brief.pdf
 

 
첫 번째 내장형 모뎀과 동일한 인터페이스를 유지하려면 모듈사이즈가 제한되고, IoT제품 특성상 저전력으로 동작시키기 위해서는 LTE-M 모듈이 유리하기 때문에 위 모듈을 선정했습니다. 
 
단, GNSS관련 아래와 같은 제약사항이 있습니다. 
ME310G1-W3모듈에 사용한 Qualcomm MDM9205 칩셋에서는 실시간 GNSS(LTE+GNSS 동시사용)가 불가능합니다. GNSS를 사용하는 동안 LTE통신을 할 수 없고, LTE통신하는 동안 GNSS를 사용할 수 없습니다. 따라서 LTE와 GNSS를 동시에 사용하는 실시간트래킹에는 적합하지 않습니다. 하지만 자산추적, 농업 및 환경 모니터링, 개인 안전 및 위치 기반 서비스, 야생 동물 추적, 물류 운송 같은 주기적인 위치 정보가 필요한 경우 적합합니다.
 
통신모듈을 회로기판에 올리고 기존 내장형 모뎀과 동일한 가로길이와 인터페이스를 유지하면서 최대한 세로길이를 맞추려고 여러 가지 부품들을 적용하며 다양하게 시도해서 아래와 같은 모뎀 사이즈가 나왔습니다. 기존과 크게 달라진 사양은 
마이크로 유심소켓을 나노 유심소켓으로 변경 했습니다. 마이크로 유심소켓을 적용할 경우 모뎀 세로길이가 기존에 비해 크게 늘어날 수 있어 부득이하게 변경했습니다.  

ME310G1 embedded modem dimension (https://github.com/codezoo-ltd/ME310G1-W3/blob/main/Embedded%20Modem/dimension/Telit_ME310G1_dimension_240821.bmp)

 
프로토타입 모뎀은 녹색회로기판으로 제작했는데, 첫 번째 모뎀과 사이즈 비교한 사진은 아래와 같습니다.

사진왼쪽이 새로 제작한 모뎀(프로토타입)

 
통신모듈 사이즈가 커지고 GNSS를 사용하기 위한 부품들이 추가되어 세로 길이가 첫번째 모뎀에 비해 약간 길어졌습니다.
 
첫 번째 모뎀은 PCB타입의 3 밴드(1.8 Ghz) 안테나를 내장했는데, 국내 LTE-M의 경우 5 밴드(800 MHz)의 주파수를 사용하는 경우가 많아 이번 출시하는 모뎀은 PCB타입 안테나를 제외하고 Full Band 대역(698~960/1710~2690 MHz)을 기본 제공 합니다. 
아래 코드주에서 판매하는 제품과 동일한 안테나입니다. 
https://smartstore.naver.com/codezoo/products/7890784381

광대역 LTE 안테나 / Full Band LTE Antenna ( 698-960 / 1710-2690MHz ) : codezoo

 
GNSS 안테나(별매)의 경우 여러 환경에서 자주 사용되는 Active GNSS 안테나(아래사진)를 지원하고,

Active GNSS 안테나(인터넷 온라인쇼핑몰 판매제품, 제품예)

 
세라믹 패치 GNSS 안테나도 지원합니다. GNSS 안테나는 코드주 스마트스토어에서도 구매하실 수 있습니다. 
https://smartstore.naver.com/codezoo/products/11498387892

GNSS 세라믹 패치 안테나, IoT M2M용, IPEX 커넥터 : codezoo

 
아래 사진은 모뎀 제작과정에서 테스트를 진행한 LTE안테나(왼쪽부터 3개), GNSS안테나(오른쪽부터 2개)입니다.

가운데 커넥터는 SMA to IPEX 커넥터로 시중에 판매되는 SMA타입의 LTE안테나 GNSS안테나를 모뎀에 연결할 때 사용합니다. 
https://www.devicemart.co.kr/goods/view?no=1320916

IPX/U.FL(IPEX) to SMA Jack , RF113 cable-7cm [SZH-RA008]

 
자동차에 설치해서 GNSS기능 테스트를 진행했습니다. 

전북 군산 선유도 주차장 (세라믹 패치 GNSS 안테나)

전북 군산 선유도 주차장 (Active GNSS 안테나)

 
선유도 해수욕장에서 테스트 한 영상입니다. GNSS 콜드부팅 상태에서 연결할 때까지 걸린 시간 체크 했습니다. (전체화면 감상 부탁 드립니다.)

 
GNSS에서 얻어 온 위도, 경도 값으로 구글맵에서 위치를 표시한 영상 입니다. 

 

 
 
오픈소스는 Telit에서 예전에 제작한 Charlie 보드 Arduino 라이브러리를 Arduino UNO R4보드에서 동작할 수 있게 수정하고 필요한 예제를 추가 및 개선해서 테스트 후 릴리즈 했습니다.
 
https://github.com/codezoo-ltd/arduino-ME310G1-library

GitHub - codezoo-ltd/arduino-ME310G1-library: code library for arduino projects using ME310G1-W3 devices (for example on CodeZoo

AT커맨드 파서를 포함한 라이브러리와 모뎀 하드웨어 테스트,  FTP통신, GNSS수신, GNSS수신받은 데이터를 LTE로 송신, 모뎀 파일시스템(file/directory open, read/write, close, delete) 사용, MQTT통신, Ping 테스트, 소켓통신, Sleep모드 설정/해제, LWM2M통신 아두이노 예제를 제공 합니다. 텔릿은 OneEdge M2M 클라우드 서비스를 제공하고 있는데, 모뎀을 사용하는 개발자는 무료로 MQTT, LWM2M 서비스를 사용해 보실 수 있습니다. 직접 M2M서버를 구축하지 않고 IoT통신환경을 만들 수 있어서 백엔드 서비스 개발에 부담을 가지고 계신 경우 사용해 보시길 권합니다. 유료서비스를 이용하시길 원하실 경우 코드주로 요청해 주시면 텔릿담당자를 연결해 드리겠습니다. 
 
https://github.com/codezoo-ltd/arduino-ME310G1-tlt-library

GitHub - codezoo-ltd/arduino-ME310G1-tlt-library

tlt 라이브러리는 ME310G1 라이브러리를 설치한 상태에서 사용할 수 있는 응용라이브러리입니다. 
사용자 주변의 통신사 네트워크 검색하고 GNSS 수신하는 NMEA 프로토콜을 실시간으로 파싱 해서 위치 좌표를 얻고 NTP서버에 접속해서 현재시간을 얻어오는 예제로 구성되어 있습니다. 
 
텔릿 AT커맨드의 경우 오랫동안 M2M서비스를 제공한 만큼 AT커맨드만으로 다양한 서비스를 이용할 수 있는 장점이 있습니다. 
필요한 매뉴얼들은 아래 깃허브에 올려 두었습니다.
https://github.com/codezoo-ltd/ME310G1-W3

GitHub - codezoo-ltd/ME310G1-W3: ME310G1-W3 Hardware Resource

 
오픈소스는 이전 모뎀과 마찬가지로 꾸준히 업데이트 및 추가 예정입니다.  
 
마지막으로 새로운 모뎀은 USB통신이 가능합니다. 이전 모뎀의 경우 UART포트만 제공했는데, USB포트를 제공해서 리눅스, 윈도 시스템과 USB로 연결해서 통신할 수 있습니다. 

https://github.com/codezoo-ltd/ME310G1-W3/blob/main/Embedded%20Modem/Specification%20Sheet/CodeZoo_LTE-CATM1_ME310G1_specification_v1.0.pdf

 
모뎀 하드웨어도 여러 시행착오를 거쳐 양산까지 진행할 수 있었습니다.
 
*] 설계한 회로도면과 부품이 달라서 긴급하게 부품을 새로 구하기도 하고, ( 연결할 핀은 4인데, 5핀짜리 부품!! )

 
*] GNSS 안테나 RF매칭이 제대로 되지 않아 긴급하게 수정하기도 했습니다.

 
GNSS 실내 테스트는 실내에 장비를 두고 GNSS안테만 외부에 설치해서 진행 했습니다. 

 
사무실 창문을 열고 테스트했는데, GNSS에서 얻은 위치를 구글맵에서 찾았습니다. (제가 테스트한 위치가 표시되었습니다.) 

 
1차, 2차 하드웨어 제작하면서 문제사항을 모두 수정하고 테스트 후 양산모뎀 제작해서 유통사에 납품했습니다.

공장에서 SMT마친 상태

포장까지 완료

 
양산 모뎀 사진 공개 합니다.

 
 
 
LTE-CATM1 내장형 모뎀 대량 구매 상담, 외주 개발, 협업 문의, vodafone IoT유심 문의
(주)코드주
장병남 대표 010-8965-1323 rooney.jang@codezoo.co.kr

GNSS 세라믹 패치 안테나, IoT M2M용, IPEX 커넥터 : codezoo

iot유심 : codezoo