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결점:LoRa IoT 네트워크에는 많은 장점이 있습니다., 그러나 그것은 또한 특정 단점이 있습니다. 스펙트럼 간섭: LoRa의 지속적인 개발로, LoRa 장비 및 네트워크 배치가 계속 증가하고 있습니다., 특정 스펙트럼 간섭이 서로간에 발생합니다..
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LoRaWAN 통신과 LTE의 통신의 장단점 비교 – 클리앙
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저전력광대역 네트워크를 위한 LoRa: 개요 및 성능향상 기술
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주제에 대한 기사 평가 lora 통신 단점
- Author: 이노뎁-Innodep
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- Date Published: 2020. 12. 23.
- Video Url link: https://www.youtube.com/watch?v=JcB3DAg1Bdk
로라 IoT: Lora 기술은 IOT 사용에 매우 적합합니다.
사물 인터넷의 엔드포인트 넷콤 전송 기술에 대한 많은 기술 솔루션이 있습니다.. 더 유명한 기술 솔루션에는 NB-IoT가 포함됩니다., 로라, 와이파이, 블루투스, 지그비, 더스트 및 서브 GHz. 서로 다른 통신 기술에는 서로 다른 특성과 고유한 응용 시나리오가 있습니다.. 그 중, Lora 및 Nb-IoT는 사물 인터넷 애플리케이션 시나리오에서 가장 많이 사용되고 가장 우려됩니다.. 로라 IoT 기술 장거리 및 저전력 데이터 전송을 충족 할 수 있습니다.. 이 응용 시나리오는 다른 IoT 통신 기술로 완전히 충족될 수 없습니다., 이것이 Lora IoT 기술의 본래 의도이기도 합니다.. Lora IoT 기술은 다양한 시나리오에 적용 가능합니다., 적은 양의 데이터와 낮은 적시성. 사물 인터넷 응용 프로그램을 구축하고 사물 인터넷 시스템을 구축하려면, 우리는 목적을 주의 깊게 이해해야 합니다, 응용 시나리오의 요구 사항 및 환경. 요구 사항과 환경에 대한 자세하고 객관적인 이해가 있어야만 전송 기술을 올바르게 결정할 수 있습니다.. 여러 프로토콜을 사용하는 사물 인터넷 장치를 제조할 수 있는 제조업체를 선택하면 사물 인터넷 프로젝트를 보다 원활하게 진행할 수 있습니다..
로라, 정확히 무엇입니까?
Lora는 저전력 WAN 전송 기술입니다.. Lora는 주로 사물 인터넷에서 사용됩니다.. Lora는 영어 단어 longrange의 약어입니다.. 장거리는 Lora의 핵심 장점이기도 합니다., 긴 전송 거리로.
Lora는 일종의 lpwan 통신 기술입니다.. 확산 스펙트럼 기술을 기반으로 한 초장거리 무선 전송 방식입니다.. Lora는 선형 주파수 변조 확산 스펙트럼을 기반으로 합니다., 신호 스펙트럼 변조의 저전력 소모 특성을 유지할 뿐만 아니라, 또한 통신 거리를 크게 증가시킵니다.. Lora IoT 기술은 감도가 높고 신호 대 잡음비가 강합니다.. Lora의 출현은 장거리의 응용 시나리오를 잘 해결할 수 있습니다., 사물 인터넷의 전송에서 낮은 전력 소비 및 작은 신호. Lora는 비교할 수 없는 성능을 가지고 있으며 사물 인터넷 시대에 광범위한 응용 프로그램을 가지고 있습니다..
사물 인터넷 소개
사물 인터넷 (사물인터넷) 객체를 네트워크에 연결하는 장치 및 기술을 말합니다.. 물체 자체가 환경의 변화를 감지하지 못함. 사물에 다양한 사물인터넷 기기 설치 필요, 정보 센서와 같은, 레이저 스캐너, 무선 주파수 식별 기기, 온도 및 습도 센서, 등. 이러한 데이터가 수집된 후, 처리를 위해 서버 또는 처리 센터로 전송됩니다.. 서버가 데이터를 처리한 후, 그것은 정보에 따라 피드백 할 것입니다. 객체는 센서를 통해 객체 및 서버에 연결됩니다., 네트워크 장치 및 게이트웨이, 지적인 인식을 실현하기 위해, 객체 및 프로세스의 인식 및 관리. 사물 인터넷은 인터넷과 전통적인 통신 네트워크를 기반으로 한 정보 매체입니다.. 독립적으로 주소를 지정할 수 있는 모든 일반 물리적 개체가 상호 연결된 네트워크를 형성할 수 있도록 합니다..
로라 IoT 소개
LoRa IoT는 LoRa 모듈을 통해 사물을 네트워크에 연결하는 것을 말합니다., 게이트웨이 및 기타 장치. Lora IoT는 다양한 센서, 센서 및 기타 단말 장치에서 수집한 다양한 필수 정보를 LoRa 시스템을 통해 네트워크 노드 및 서버로 전송하는 것입니다.. 단말 장치는 서버나 다른 단말 장치가 보낸 정보에 따라 반응할 수도 있습니다.. LoRa IoT 시스템의 연결은 양방향입니다..
LoRa IoT 시스템의 장단점
이점:LoRa IoT 네트워크는 전송 거리가 긴 특성을 가지고 있습니다., 낮은 작동 전력 소비, 많은 네트워크 노드, 강력한 간섭 방지 능력, 저렴한 비용.
긴 전송 거리: 감도 -148dBm, 최대 통신 거리 15 킬로미터
낮은 작동 에너지 소비: 알로하 방식은 데이터가 있을 때만 연결, 배터리는 몇 년 동안 작동할 수 있습니다.
다중 네트워크 노드: 유연한 네트워킹 모드, 여러 노드를 연결할 수 있습니다
강력한 간섭 방지: 프로토콜에는 LBT의 기능이 있습니다, 알로하 방식을 기반으로, 자동 주파수 점프 및 속도 적응 기능 포함
저렴한 비용: 무면허 스펙트럼, 낮은 노드/단말 비용
결점:LoRa IoT 네트워크에는 많은 장점이 있습니다., 그러나 그것은 또한 특정 단점이 있습니다.
스펙트럼 간섭: LoRa의 지속적인 개발로, LoRa 장비 및 네트워크 배치가 계속 증가하고 있습니다., 특정 스펙트럼 간섭이 서로간에 발생합니다..
새로운 네트워크 구축 필요: LoRa 배포 프로세스 중, 사용자는 자신의 네트워크를 구축해야 합니다..
작은 페이로드: LoRa 전송 데이터의 페이로드는 상대적으로 작고 바이트 제한이 있습니다..
LoRa의 실제 적용 사물인터넷
최근 몇 년 동안, LoRa의 무선 기술 개발은 점점 더 성숙해졌습니다., IoT 애플리케이션의 완전한 에코시스템을 점진적으로 통합합니다.. 사물인터넷 활성화 및 스마트시티 구축을 위해, 타이페이 시 정부도 이 기술의 발전 추세를 따라 잡았습니다.. LoRaWan 기술을 통해, 스마트 솔루션으로 시민의 요구를 해결하기 위해 사물 인터넷용 실험 플랫폼을 배포했습니다.. 타이페이 시 정부가 적극적으로 추진하는 스마트 시티 솔루션 외에도, LoRa IoT에 적합한 애플리케이션 시나리오에는 다음 유형도 포함됩니다.:
스마트 빌딩
더 높은 삶의 질 추구를 충족시킬 수 없는 전통적인 건축 장비, 인텔리전스 구축은 피할 수 없는 추세가 되었습니다.. 빌딩 인텔리전스는 빌딩에 다양한 사물 인터넷 장치를 추가해야 합니다.. 이러한 사물 인터넷 장치는 필요에 따라 센서를 추가할 수 있습니다., 온도 센서와 같은, 습도 센서 및 공기 품질 센서. 이러한 센서에 의해 수집된 정보는 정기적으로 감독자 또는 자동 처리 시스템에 전송됩니다.. 감독자 또는 자동 처리 시스템은 실내 공기를 개선하기 위해 데이터에 따라 에어컨 온도와 실내 습도를 조정합니다. Lora의 긴 배터리 수명이 여기에 잘 반영됩니다..
스마트 파이어
소방업무는 소방과 소방으로 나뉜다, 둘 다 시간 요구 사항이 높습니다.. 이제 지구온난화와 인구밀도가 높아지면서, 사람들은 소방에 대한 점점 더 높은 요구 사항을 가지고 있습니다.. 화재 예방은 화재를 예방하는 것뿐만 아니라, 화재가 발생하기 전에 신속하게 화재 지점을 찾고 화재를 진압하기 위해. 숲속의 방화는 다른 방화보다 어렵다. 포리스트의 전원을 켤 수 없습니다., 그리고 산림면적이 넓다.. 불이 아주 작을 때, 화재 위치를 찾기가 어렵습니다. Lora IoT 사물 인터넷 화재 예방 시스템은 이 문제를 잘 해결할 수 있습니다.. Lora는 전송 영역이 큽니다., 낮은 전력 소비 및 긴 배터리 수명. 숲의 상황을 실시간으로 모니터링하여 매우 짧은 시간에 화재를 진압할 수 있습니다.. 건물 화재 예방 중, 로라는 무선송신기술로 화재를 소방서에 최초로 송출한다., Lora 지능형 장비는 화재로 인한 피해를 줄이기 위해 실내 탈출 요원을 위한 안전한 탈출 경로를 계획할 수 있습니다..
스마트 농업
농업은 비용에 민감한 산업입니다. Lora IOT 장비의 비용은 다른 IOT 장비보다 저렴합니다., Lora의 넓은 전송 범위는 농장과 목초지에 더 적은 수의 장비를 배치할 수 있음을 의미합니다., 사용 비용을 더욱 절감. 로라 IoT 장비는 온도를 통해 다양한 성장 환경 정보를 수집합니다., 습기, 산-염기 및 기타 센서, 그런 다음 이러한 정보를 서버에 정기적으로 전송합니다.. 농부들은 이러한 데이터에 따라 물과 비료가 매우 필요하다고 판단할 수 있습니다., 수자원의 소비를 줄이고 작물의 수확량을 향상시킵니다..
물류 추적
이제 물류 산업이 점점 더 발전하고 있습니다., 점점 더 많은 물류 운송 및 물류 보관이 있습니다.. 물류 기업의 발전은 물류 관리 및 물류 추적의 품질에 의해 결정됩니다. 화물을 트럭으로 운송할 때, 일반적으로 시간과 거리가 오래 걸립니다.. 추적 또는 포지셔닝 장비의 배터리 수명과 신호 전송 거리가 매우 중요해집니다.. 실시간 상품 포지셔닝 과정에서, 배터리 전원을 끌 수 없습니다. 배터리 수명을 유지하려면, 로라 IoT 기술의 특징은 복합 지능형 물류 시스템일 뿐입니다.. 물류 기업은 창고 유통 및 운송 경로에 따라 Lora 장비를 적절한 위치에 배치할 수 있습니다., 실시간으로 상품 운송을 마스터 할 수 있습니다.. 기업용, 그것은 기업의 운송 효율성을 향상시킬 수 있습니다, 상품 운송을 이해하다, 상품의 손실을 줄이고; 소비자용, 실시간으로 상품의 운송 위치 및 대략적인 도착 시간을 파악할 수 있습니다., 신속 배송을 받는 시간을 합리적으로 조정합니다..
LPWAN 기술 요약
LPWAN의 목표는 M2M에 최적화된 장거리 무선 네트워크 통신 기술입니다. (장치 대 장치) IoT 애플리케이션의 통신 시나리오. LPWAN 기술의 장점은 주로: 느린 속도, 초저전력 소비, 긴 거리, 낮은 처리량, 그리고 강력한 커버력. 이러한 특성은 이 기술이 사물 인터넷의 장거리 전송 시나리오를 위해 개발되었음을 보여줍니다.. 특정 응용 프로그램에는 다음이 포함됩니다.: 도시 커버리지, 원격 검침, 맨홀 뚜껑 검사, 및 근해 어선 검사.
신기술 캠프로, LPWAN은 두 가지 주요 파벌로 나뉩니다.: 공인 주파수 대역 및 비면허 주파수 대역. 라이센스 주파수 대역은 EC-GSM으로 나뉩니다., eMTC 및 NB-IoT; NS “탑 카드” 비면허 주파수 대역의 LoRa.
EC-GSM
LPWAN의 부상으로, 사물 인터넷에 적용된 기존 GRPS의 단점이 점점 더 분명해집니다.. 에 2014, 협대역 마이그레이션을 위해 제안된 3GPP 연구 프로젝트 (200kHz) 사물 인터넷 기술을 GSM으로, 기존 GPRS보다 20dB 높은 더 넓은 적용 범위 추구, 그리고 5가지 목표를 제시했습니다.: 실내 커버리지 성능 향상, 대규모 장치 연결 지원, 장비 복잡성 감소, 전력 소비 및 시간 지연. 에 의해 2015, TSG 게란 #67 회의 보고서에 따르면 EC-GSM은 5가지 주요 목표를 달성했습니다.. 그러나 R13 NB-IoT 표준이 동결되면서, 사람들은 재정의된 표준에 더 많은 에너지를 투입합니다..
eMTC
eMTC의 개념은 공식적으로 R13에 명명되었습니다.. 이전 R12는 저가형 MTC라고 합니다., LTE 진화에 기반한 IoT 기술입니다.. eMTC는 셀룰러 네트워크를 기반으로 구축됩니다., 1.4MHz 무선 주파수와 베이스밴드 대역폭을 지원하여 사용자 장비가 기존 LTE 네트워크에 직접 액세스할 수 있습니다.. eMTC의 핵심 기능은 고속입니다. (GPRS에 비해, 지그비, 등.), 유동성, 위치 및 음성 지원.
NB-IoT
NB-IoT, 최근 특히 핫한, 실제로 NB-CIoT와 NB-LTE의 통합입니다.. NB-CIoT는 완전히 새로운 무선 인터페이스 기술을 제안합니다., 기존 LTE 네트워크보다 더 많이 수정되었습니다.. TSG GERAN#67 회의에서 제안된 5가지 목표를 충족합니다.. 주요 특징은 통신 모듈의 비용이 GSM 및 NB-LTE 모듈의 비용보다 저렴하다는 것입니다.. NB-LTE는 기존 LTE와 호환이 가능하며 구축이 용이한 것이 특징. 치열한 논쟁 끝에, 두 가지가 마침내 병합되어 NB-IoT의 기술 표준을 형성했습니다..
LoRa의 비교 사물인터넷 및 NB-IoT
비용 고려 사항 기반, LoRa 모듈의 단가는 약 8-10 미국 달러, 비면허 주파수 대역은 추가 스펙트럼 비용을 지불할 필요가 없습니다.. NB-IoT와 비교, 비용이 더 유리하다. 배터리 성능 면에서, NB-IoT는 셀룰러 인증 스펙트럼에서 작동하기 때문에, 네트워크를 정기적으로 동기화해야 합니다., 해당 전력을 소비합니다. LoRa IoT에는 이러한 우려가 없습니다., 그러나 NB-IoT의 이러한 기능은 공유 자전거에서도 열렬히 환영합니다.. , 이를 기반으로 차량의 실시간 위치 확인 가능. 게다가, 비즈니스 모델의 관점에서, NB-IoT는 사업자의 네트워크 구축에 속합니다., 비즈니스 측에서는 자체적으로 기지국 배치를 고려할 필요가 없습니다., 더 걱정할 필요가 없습니다.; 하지만 동시에, 네트워크의 품질과 보안은 통제할 수 없는 위험입니다., 기업 자체의 부가가치도 어느 정도 저해될 것이다.. 반면에, LoRa는 자체 구축된 엔터프라이즈 네트워크입니다.. 기지국은 자체적으로 배포해야 합니다., 후속 조치를 운영하고 유지해야 합니다., 최적화된, 등., 그리고 커버리지 포인트, 네트워크 품질과 보안은 모두 스스로 책임집니다..
지금까지, lora Iot와 NB-IoT에는 장단점이 있습니다., 각각의 장점과 적용 시나리오가 있습니다.. 사물 인터넷 기술은 진정한 주류가 될 수 없습니다.. 기술 자체에 관한 한, 절대적인 완벽은 없다; 사업을 시작으로, more 더 적합한 IoT 기술을 선택하려면 비즈니스 특성과 비즈니스 모델을 결합해야 합니다.. 사물 인터넷 기술의 발전은 다음과 같이 동반됩니다. “영웅” 전 세계에서. 앞으로 세계를 지배하는 3자 또는 새로운 세력이 나타날지 지켜볼 것입니다..
그것NSNS 사물인터넷 시장 시세
만물인터넷 시대는 데이터가 왕인 시대이기도 하다. 하지만, 많은 경우에, 스마트 개체에 해당 위치 정보가 없는 경우, 그것은 데이터가 “무질서한”, 사용 가치가 크게 감소합니다.. 지난 2년간 사물인터넷 산업의 활발한 발전과 함께, 다양한 사물 인터넷 응용 시나리오에서 위치 확인 기술에 대한 수요도 크게 증가했습니다.. 현재, 수십 또는 수백 가지의 포지셔닝 기술이 있습니다., 각 포지셔닝 기술에는 고유한 장점과 단점 및 적합한 응용 시나리오가 있습니다..
NB-IOT에서 제공하는 백본 네트워크와 비교, LoRa IoT는 다음과 같습니다. “와이파이” 미래 사물인터넷 시대의 캐릭터. 만물의 상호연결은 앞으로 막을 수 없는 추세, 만물의 상호 연결을 완성하기 위한 기반은 다양한 연결 기술을 통해 수백억 개의 물리적 터미널을 연결하는 것입니다.. 네트워크의 환경 및 기능 요구 사항의 차이로 인해, 네트워크로 연결된 거대한 단말기는 필연적으로 통신 네트워크에 대한 다양한 차별화된 요구 사항을 갖게 될 것입니다.. 이는 사물인터넷의 무선통신 시장이 경쟁의 상황이 될 것이라는 점을 시사한다.. LoRa와 NB-IoT는 단순한 경쟁이 아닙니다.. 로라에 대해 말하자면, 많은 사람들이 NB-IoT와 비교할 것입니다.. 둘 다 중국에서 가장 대표적인 LPWAN 기술이기 때문에, 그들의 기술 매개 변수는 매우 다르지 않습니다, 사람들이 비교하게 만드는 것은 불가피합니다. “지성위와 허성량”. 하지만 사실, LoRa와 NB-IoT의 연결은 단순한 경쟁이 아닙니다.. LoRa에도 중국의 통신 사업자 수준의 네트워크가 있는 경우, 이 시간은 경쟁 연결로 이해할 수 있습니다, 하지만 사실, 국내 LoRa는 운영하지 않습니다., 이 시간에, LoRa는 NB-IoT를 보완하는 사람입니다., 그리고 협력적 연결이다. NB-IoT에서 제공하는 백본 네트워크와 비교, LoRa는 더 비슷합니다. “와이파이” 미래 사물인터넷 시대의 캐릭터. LoRa IoT 네트워크는 주로 두 가지 수준에서 NB-IoT 네트워크를 보상합니다.. 첫 번째 수준은 네트워크 범위를 위한 물리적 공간을 덮는 것입니다.. 미래의 사물 인터넷 사용 시나리오에서, 사업자의 네트워크가 커버할 수 없는 많은 용도가 있습니다., 지하 파이프 복도 및 외딴 산악 지역과 같은, 등., 이러한 환경 네트워크 연결이 더 적합하려면 LoRa와 같은 네트워크 연결이 필요합니다.. 두 번째 수준은 상업적 수준에서 IoT 프로젝트의 복잡하고 변화 가능한 상업적 요구를 보완하는 것입니다.. 일부 IoT 프로젝트에는 공용 네트워크가 필요하지 않습니다., 그러나 연결을 위해 민영화된 네트워크를 사용할 것으로 예상, 그들의 상업적 이익에 더 부합하는 것. 예를 들어, 데이터 보안, 비용 고려 사항, 등., 이 수준의 비즈니스 요구 사항은 NB-IoT에 비해 LoRa IoT 네트워크의 강점이기도 합니다..
LoRaWAN 통신과 LTE의 통신의 장단점 비교 : 클리앙
그냥 생각나는데로 적어봅니다.
LoRaWAN 단점
하루에서 한번에서 세번 정도 보내는 솔루션에 적합하다
LoRaP2P와 달리 LoRaWAN은 게이트웨이와 LoRa 네트워크 서버가 반드시 필요하다.
네트워크 서버는 직접 구축하는게 아닌 이상 상용 네트워크 서버는 단말당 관리 비용을 받는다. 일정 이하 개수는 무료다.
LoRa 게이트웨이는 LTE나 인터넷 연결이 되어야 한다.
LoRa 아웃도어 게이트웨이는 비싸다. 그리고 높은 곳에 구축할 경우 장소를 제공 받아야 하는데 전기와 통신 공사가 필요하다.
SKT LoRa를 쓰는게 아니라 직접 구축할 경우 LoRa 통신 거리는 상황에 따라서 심하게 영향을 받는다. 예를 들어 고층 아파트는 하나 는 넘어가나 둘 이상 넘어가지 못한다.
대부분의 외산 모듈이 KR920을 잘 지원해주지 않아서 US915를 그대로 쓰거나 펌웨어를 수정해서 쓴다. 칩 제조사는 KR920 단말칩이 따로 있다.
LoRa 주파수 대역은 ISM 밴드로 패킷 충돌 가능성이 있고 LoRa는 속도도 느린데 충돌 회피 기능이 없어서 충돌날 수 있다.
게이트웨이가 아웃도어에 있을 때 실내 통신이 안되고 실내용 게이트웨이는 따로 구축해야 한다.
LoRa 장점
모듈이 싸고 SKT LoRa 써도 통신비가 싸다
저전력이다
지자체가 좋아한다 (핵심)
LTE 장점
빠르고 거의 모든곳에서 통신이 다된다
언제든 통신이 가능하다
단점
전력 심하게 많이 먹는다
모듈과 안테나가 비싸다
임베디드 모듈 사기도 어렵고 개통은 상용 제품 망인증 안받으면 못한다. 선불 유심으로 시험은 할 수 있다.
상용 에그를 쓸 경우 임베디드는 연결을 고려해야 한다. 시리얼은 안되고 이더넷이나 USB, WiFi로 연결해야 하는데 전력 소모 심해짐
배터리 솔루션 쓰려면 반드시 임베디드 모듈을 쓰고 On/Off나 저전력 모드 구현을 해야 한다.
지자체가 이통사 배불려준다고 싫어한다. 연말에 보고할때 시의원들이 싫어한다고 함. (핵심)
IoT 사업들 늘어나면서 쓰임새가 늘어나는것 같아서 적어봅니다.
LoRa나 NB-IoT는 원래 하루에 한두번 보내는 용도라는것이 핵심이죠.
그냥 생각나는대로 써봤네요.
LoRa | LPWA, gps 위치추적 통신망으로 활용
728×90
<특허등록 2020.08>
단말기 -> LPWA* gateway -> 관제센터 -> 플랫폼 -> 보호자 단말기 or 구조기관
*LPWA (Low Power Wide Area) 저전력 소모, 수 km 통신 가능 (중,장거리)
(1) 단말기 -> LPWA gateway
CDMA** (Code Division Multiple Access) 등의 이동사업자의 이동 통신망을 사용한다 -> 라이센스 비용 비쌈
ISM (Industry-Science_Medical) 밴드 주파수(비면허 주파수) 대역(900MHz)을 사용한다 -> 사용료 없음
**CDMA는 비싼 대신 속도가 가장 빠르다.
(2) LPWA gateway -> 관제센터
자체 운용 인트라넷 사용, 이더넷 필요 -> 운용비용 절감
<행정안전부 정부사물인터넷 도입 가이드라인 2019.07>
(붙임) 정부사물인터넷 도입 가이드라인.pdf 3.90MB
위 구성도에 따르면 사물인터넷 디바이스 네트워크를 연결하는 방식에서 LoRa가 눈에 띈다.
LPWA의 여러 규격 중 하나인 LoRa는 대륙, 지역별로 대역대가 다르다는 특징이 있다.
LoRa의 단점 중 하나는 전송하는 data rate가 굉장히 낮다는거. 최대 50kbps 이다.
비용감면이 목적이라면 통신사업자의 망을 이용하는 것보다 자가망을 구축해서 사용하는 방식을 택해야 한다.
자가망을 구축하려면 자체적으로 GATEWAY 장치가 필요하다.
자체망을 구축하는 데도 초기비용이 필요하므로 용도와 인프라 구축 정도를 따져서 융통성있게 적용하는 모습이다.
15km 는 브릿지를 거쳐야만 가능한 것 같다.
위 영상에서는 아두이노, 자이로 센서와 로라를 이용해서 도난방지알림을 구현해본다.
생각해볼내용: 만약 단말기 소지자가 납치를 당한 상태에서 통신거리를 벗어나게 된다면 더이상의 추적은 어려운 것아닌지? 자동차로 이동한다면 10km 넘는건 일도 아닐텐데 말이지.. 기본적으로 회사에서 사용하는 gateway& 노드가 고루 퍼져있지 않은 이상, 한정된 범위를 벗어나면 무용지물이라는 생각이 든다. 그렇기 때문에 아직까지도 많은 회사들이 위치추적 용으로는 CDMA 방식을 사용하는게 아닌지. 따라서 LoRa 방식의 LPWA를 사용한다면 보호자나 구조기관이 초동대처에 매우 신경을 써야 할 것으로 보인다. 단말기 소지자가 미리 설정해놓은 안전한 범위를 벗어나자마자 후다닥 데리러 가야할듯.
-> LoRa gateway 자체망 구현을 다른 기업체, 산업군과 연계해서 효율적으로 진행한다… 가 해결책이 될 수 있을라나?
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Lora WAN은 무엇인가? (개요 및 소개)
IoT,사물 인터넷이라는 단어가 일반인에게 익숙해지고 생활속으로 점점 다가옴에 따라 IoT의 필수불가결 요소인 Internet 및 네트워크 관련 분야도 확대되고 있습니다. 수년전 LoRa 모듈을 활용하여 수km 단위의 범위에서 데이터 송수신을 해본적이 있는데 최근 동향을 살펴보니 만들기를 좋아하는 일반인들에게도 접근할 수 있는 영역까지 온 것 같아 LoRa WAN에 대해서 설명해볼까 합니다.
최근 IoT 제품군들 대다수가 Wifi 모듈을 적용하여 공유기와 연결되는 구조를 취하고 있어 망 범위는 무선공유기의 범위에 종속적인 관계를 지니게됩니다. 물론 집안 및 사무실 등에서 IoT 기기를 스마트폰과 연계한다면 공유기의 망 범위 내의 IoT기기를 어디서든 부족함 없이 활용할 수 있지만 무선 공유기의 망 범위 밖의 IoT 기기는 활용할 수 없다는 치명적인 단점을 안고 있습니다. 특히 이런 문제점은 넓은 면적을 활용하는 스마트팜, 포터블 IoT 디바이스에서 잘 나타나곤 합니다.
LoRa WAN은 Long Range Wide Area Network 의 약자로 저전력, 광대역 네트워크(LPWAN = Low Power Wide Area Network) 사양을 지니며 IoT 디바이스 및 포터블 디바이스의 운용성을 제공하여 앞서 언급한 문제점들을 해소하는데 의의가 있습니다.
LoRa WAN은 복잡한 망 구축을 필요로 하지 않으며(비면허 주파수 대역 활용) 개인,기업 모두 IoT 디바이스를 사용할 수 있으며 저전력, 낮은 비용의 특징을 지닙니다. 먼저 LoRa WAN과 우리가 흔히 단말기로 많이 접해온 3G/4G의 휴대폰 네트워크 부터 LAN의 대표주자로 꼽히는 Wifi, BLE(Bluetooth)와의 차이점을 살펴보도록 하겠습니다.
ㅊㅊ
출처 : https://lora-alliance.org/
스마트폰에 적용되는 단말기 네트워크(사진상의 Cellular Network)는 비교적 넓은 범위의 커버리지를 가지며 높은 데이터 처리량을 처리하는 기기에 사용됩니다. 인터넷부터 영상과 같은 미디어 매체를 실시간으로 처리하기 위해선 필수적인 부분이라고 볼 수 있으며 사용 유저들은 데이터 사용량에 따라 비용적인 부분을 고려해야합니다.(ex: 통신사 요금)
비교적 가까운 거리의 소수의 장치들을 묶는 LAN의 경우 무선 공유기로 주로 활용하는 Wifi나 스마트폰을 통해 소형 디바이스와 연결하곤 하는 블루투스 등이 속해있는데요, 비교적 저전력에 속하거나 배터리 사용량이 높은 편도 있지만 활용률에 따라 배터리 사용량이 급격히 준다는 단점 또한 지닙니다. 쉽게 예를 들어 우리가 일상속에서 블루투스 이어폰을 오래 사용할 수록 충전 또한 자주 해줘야하는 원리와 비슷합니다.
위에서 설명한 두가지 단점들을 해소한 통신 프로토콜이 LoRa WAN이며 일, 달 단위가 아닌 년단위의 배터리수명을 지니며 낮은 비용(모듈 및 라우터 포함)을 지니고 실시간 데이터 보다 특정 주기(분,시간 단위)의 데이터를 전송하는 IoT 기기 및 센서등의 어플리케이션 활용에 특화되었습니다. 반대로 스마트폰에서 활용하는 4G나 3G, 무선 공유기로 부터 데이터 송수신이 가능한 Wifi와 같이 실시간에 가깝게 높은 데이터 전송율을 보이지 않는 다는 단점이 있지만 기존 무선 통신 프로토콜과 IoT 생태계에서 아쉬웠던 부분을 매꿔줄 수 있는 통신 프로토콜이라고 생각합니다.
출처 : https://lora-alliance.org/
LoRa WAN의 Payload(데이터 연결성)는 위와 같습니다. LoRa 통신 모듈을 활용할 경우 각종 센서들이 자리잡고 있는 엔드 노드과 게이트웨이의 중간자 역할을 하며 게이트웨이 형태의 LoRA WAN 모듈의 경우 이더넷을 활용하여 네트워크 서버나 어플리케이선 서버단으로 연결할 수 있습니다.
LoRA WAN 활용에 앞서 BLE나 WiFi, Zigbee등의 통신모듈을 활용했던 유저라면 LoRa 통신 모듈 또한 쉽게 사용할 수 있으며 국내 전자제품 사이트인 디바이스마트,엘레파츠,등 여러 사이트에선 LoRa 모듈을 활용하여 양방향 통신을 지원하는 제품들을 판매하고 있습니다. 초심자들도 쉽게 활용할 수 있게끔 아두이노 쉴드 타입의 호환 제품들, 소형 LoRa 모듈 등을 위주로 판매하고 있으며 대부분 시리얼통신위주로 인터페이스를 지원하는 만큼 다양한 컨트롤러에 쉽게 적용할 수 있습니다. (국내 판매중인 LoRa 모듈의 경우 평균적으로 ROS 최대 10km를 지원합니다.)
직접 모듈을 활용하는 모습까지 담아봤으면 좋겠지만 코드나 활용 데이터등을 담기에 시일이 걸리는 만큼 오늘은 LoRa WAN의 개요 및 간략한 소개 정도로 마치고 시간이 된다면 예전에 다뤄봤던 LoRa 모듈을 두고 수km 밖에서 데이터를 주고 받는 모습도 담아보겠습니다.
본문은 LoRaWAN Technical overview를 기반으로 작성되었으며
아래 링크를 통해 보다 상세한 정보를 살펴볼 수 있습니다.
https://lora-alliance.org
[LoRa] LoRa 란?
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안녕하세요.
오늘부터 LoRa 관련하여 포스팅을 시작하겠습니다.
TTN(The Things Network)에서 제공하는 자료를 기반으로 LoRa 기초를 다지기 좋습니다.
https://www.thethingsnetwork.org/docs/lorawan/
사물인터넷의 발전으로 초소형 통신장치 수요가 증가함에 따라, 기존에 IoT를 위하여 대표적으로 활용되던 WiFi, BLE, Zigbee와 같은 근거리 네트워크가 발전되었습니다.
하지만 장거리를 필요로 하는 서비스에는 부적합하여 저전력＊장거리 통신 기술인 LPWAN (Low Power Wide Area Network)에 대한 많은 연구가 진행 중입니다.
LPWAN은 아래와 같은 종류들이 있습니다.
면허 대역 : NB-IoT (LG)
비면허 대역 : LoRa (SKT), Sigfox
LPWA기반 광역 IoT기술 및 표준화 (Wide Range IoT Technology and Standardization based on LPWA)
https://ettrends.etri.re.kr/ettrends/158/0905002120/
저는 LPWAN 중에서도 LoRa에 대해 포스팅합니다.
( 한국에서는 대표적으로 LoRa를 다루는 곳은 SKT 텔레콤과 한전 KDN이 있습니다. )
LoRa : 장거리 저전력 무선 플랫폼으로서 (한국에서) 920MHz 대역의 주파수를 사용하는 무선통신 기술.
LoRaWAN : LoRa 무선 통신 기술을 이용한 광역 네트워크
LoRa의 특징을 말하기 앞서 이 글에 가장 중요하다고 생각되는 부분은 LoRa와 LoRaWAN의 차이입니다.
LoRa는 물리(Physical) 계층에 속하며 Semtech이 보유한 무선 통신 기술입니다.
LoRaWAN은 링크(Mac) 계층에 속하며 LoRa Alliance가 이를 규정하고 있습니다.
그래서 LoRaWAN을 구현할 때는 Semtech 문서와 LoRa Alliance 문서를 참고하여야 합니다.
Link Layer Regional Parameters
LoRa의 대표 특징은
Low Power (저전력) Long Range (장거리) License free spectrum (주파수 스펙트럼 무료 라이센스) 변조 방식 : CSS (Chirp Spread Spectrum)
LoRaWAN 대표 특징은
변조 방식 : CSS, FSK 접속 절차 : OTAA(Over-The-Air-Activation), ABP(Activation By Personalization) Class : Class A, Class B, Class C 단일 홉 (one-hop) Star topology 네트워크 보안 : AES 128 암호화 세션 키 : 네트워크 세션 키, 어플리케이션 세션 키
장점은
네트워크가 구축되어 있지 않은 야외 나 네트워크 구축이 힘든 실내 환경에 활용 가능 낮은 사용료와 저렴한 초기 구축비 단순한 접속 절차 (OTAA, ABP)로 대량의 단말기(End Device) 간단하게 수용 가능 End Device 가 복수의 기지국에 접속 가능하여 최적의 경로로 네트워크에서 단말기로 데이터 전송이 가능 Sensitivity 특성이 좋아서 신호 간섭에 강하고 최적의 주파수 활용도를 제공 LoRa 는 기기간 동기를 맞출 필요가 없고 , 채널에 대한 모니터링이 필요 X
위와 같이 볼 수 있습니다.
간단히 이 정도로 소개하며, 이제부터 하나하나 자세히 포스팅 해나가도록 하겠습니다.
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[용어정리] LoRa, LTE-M, NB-IoT
1) 소물인터넷(IoST): 작은 양의 데이터 전송과 항상 전원이 필요한 것이 아닌 배터리만으로 운영할 수 있는 저비용, 저전력, 저용량 전송기술
2) QoS(Quality of Service): 다른 응용프로그램, 사용자, 데이터 흐름 등에 우선순위를 정하여, 데이터 전송에 특정 수준의 성능을 보장하기 위한 능력
3) LPWA(Low Power Wide-Area): 저전력 장거리 통신. 저용량 데이터를 활용하는 분야(소물인터넷)에 사용되는 기술
LTE-M (LTE MTC)
– 소물인터넷에 특화된 글로벌 표준 네트워크 기술. 기존 LTE 네트워크를 재사용
– LTE 네트워크 기반의 IoT 통신 기술로 실시간성과 이동성이 높은 장점
– Release 8에 정의된 Cat.1 단말을 이용하고 Release 12에서 정의된 PSM(Power Saving Mode) 기능을 추가
– 표준화단체: 3GPP
– 주파수대역: 면허대역 LTE주파수 1.4MHz
– 통신속도: 최대 10Mbps
– 장점
1) 별도의 망을 설치할 필요가 없다.
2) 면허대역 주파스를 사용하므로 주파수 간섭으로 인한 통신품질의 저하가 없으며, 로밍을 통해 글로벌 확장이 가능하다.
– 단점
1) 통신모듈 가격이 로라에 비해 비싸다.
– KT가 전국망 서비스 상용화 개시함(헬스케어, 무선결제, 홈제어, 차량통신 등), Orange(프랑스 이동통신)
NB-IoT
– 산업용 IoT 주파수자원을 효율적으로 활용하기 위한 기술
– Resource Block 하나에 해당하는 대역폭인 200kHz만을 활용
– QoS 고려하지 않음
– SIM 기반 인증 보안 강화
– 표준화단체: 3GPP
– 통신속도: 약 250kbps
– 전파도달거리: 최대 15km
– 주파수대역: 면허대역 LTE 주파수 2000Hz
– 크기: 대략 19.9 × 23.6 × 2.2mm
– 장점
1) 연결되지 않았던 외진 곳이나 지하 등에 설치 가능. 배터리 사용시간이 더 길다.
2) 면허대역 주파수를 사용하므로 주파수 간섭으로 인한 통신품질의 저하가 없다.
– 단점: 로라에 비해 가격이 비싸다
LoRa(long range)
– 대규모 저전력 장거리 무선 기술
– 소량의 데이터를 전송하고 장거리 통신이 가능
ð 전력을 많이 필요로 하지 않고, 뛰어난 성능을 요구하지 않음
– 비면허 주파수 대역인 ISM 대역을 활용함에 따라 시차적 이익과 비용 측면에서 경쟁력이 뛰어남. (ISM 대역: 산업 과학 의료용 주파수 대역. 전파를 유일하게 무선 통신 이외의 산업, 과학, 의료에 고주파 에너지원으로 사용하기 위해 지정된 주파수 대역)
– 표준화단체: LoRa Alliance
– 통신속도: 0.3kbps~5kbps
– 전파도달거리: 15km(가시거리가 확보된 환경에서 최대 21km)
– 주파수대역: 비면허대역 8~900MHz~500KHz
– 장점
1) 통신거리가 넓고 전력 소모가 적어 단말 배터리 수명이 수년간 유지된다.
2) 많은 AP와 리피터가 필요 없어 인프라 구축 비용을 낮출 수 있음.
3) 로밍할 수 있다.
– 단점
1) 네트워크를 새로 구축. 비면허 주파수를 사용하기 때문에 간섭 현상이 쉽게 생길 것이라는 예측이 있다.
2) 벽을 통과하기 어려워 야외에서만 가능하다
– KPN(네덜란드 이동통신), Swisscom(스위스 이동통신) 등 유럽의 주요 이동통신 사업자, IBM, Cisco, Semtech 등 주요 하드웨어 및 소프트웨어 업체 약 50개 업체가 로라 얼라이언스 회원으로 활동 중
종류 구분 표준화단체 속도 범위 로밍여부 비용 Lora LoRa Alliance 5kbps < 15km (단, 도시는 <5km) No 낮음(약 $5) LTE-M 3GPP 10/5Mbps < 11km Yes 높음(약 $20) NB-IoT 3GPP 100kbps < 15km Yes 보통(약 $10) SIGFOX ETSI 1kbps < 30km (단, 도시는 <10km) No 낮음(약 $5)
키워드에 대한 정보 lora 통신 단점
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