LoRa

LoRa

 

LoRa는 Long Range의 약어로서 Semtech에서 개발되었고 Semtech는 LoRa Alliance를 구성하여 글로벌 표준을 개발하였습니다. LoRa는 장거리에 걸쳐 소량의 데이터를 보낼 수 있는 장거리 저전력 무선 통신 시스템입니다. 이 두 가지 기능으로 인해 IoT 및 IIoT 산업 분야의 많이 사용되고 있습니다. LoRa는 FSK(Frequency Shifting Keying) 변조와 유사하지만 통신 범위를 크게 증가시키는 Chirp Spread Spectrum(CSS) 변조를 기반으로 합니다.

Chirp Spread Spectrum

 

Chirp은 'Compressed High Intensity Radar Pulse'의 줄임으로 기존에는 레이더 등 군사용으로 사용되었으나 LoRa가 상업적으로 처음 구현하였다. CSS는 일정한 전송 단위 시간 내에서의 주파수의 변화를 관찰하여 전송값을 구별한다. Chirp Pulse는 선형주파수에 따라 반송파를 일정한 기울기로 확산시키는 방법으로 생성되며, Up-chirp 및 Down-chirp으로 구분된다. 아래 그림을 보면 일정한 기울기로 주파수가 변하는 것에 따라 Up-Chirp과 Down-Chirp을 구분함을 알 수 있다. 

출처 : https://en.wikipedia.org/wiki/Chirp_spread_spectrum#/media/File:Linear-chirp.svg

 

LoRa 주파수

 

LoRa 한국 주파수는 2016년 10월에 LoRaWAN 1.0.2와 함께 공표 되었습니다. LoRa 한국 주파수는 920.9 to 923.3MHz. 비면허 주파수대역을 사용합니다.

 

국내에서 LoRa를 사용하기 위해서는 LBT(Listen Before Talk)기능을 지원해야 하며, 데이터 송신 전 5ms 이상 채널을 모니터링 해서 수신 신호 세기가 -65dBm 이하인 경우에만 전파를 발사하고, 4초 이내에 송신을 중단하여 50ms 이상 휴지 해야 한다.

*LBT : 무선기기가 채널을 사용하기 전에 항상 다른 기기가 무선 전송을 하고 있는지 체크하고 채널이 비어 있을 때에만 전송을 하는 것을 의미

 

LoRa 구조

LoRa 노드/End Nodes: LoRa 종점은 감지 및 제어가 발생하는 센서 또는 애플리케이션입니다. 이러한 노드는 종종 원격으로 배치됩니다. 예) 센서, 추적 장치 등

 

LoRa 게이트웨이: LoRa 게이트웨이는 LoRa BTS가 무선 링크를 통해 종단 노드에서 패킷을 수신한 다음 IP 백홀 또는 3G/4G 광대역 연결을 통해 네트워크 서버로 전달합니다.

 

네트워크 서버: 네트워크 서버에는 모든 인텔리전스가 있습니다. 다른 게이트웨이의 중복 패킷을 필터링하고 보안 검사를 수행하며 게이트웨이에 ACK를 보냅니다. 결국 패킷이 응용 프로그램 서버를 위한 것이라면 네트워크 서버는 패킷을 특정 응용 프로그램 서버로 보냅니다.

 

Application Server : Application Server는 End Device에서 보낸 모든 데이터가 사후 처리되고 필요한 조치가 취해지는 최종 서버입니다.