LoRa 기술이란 무엇이며 어떻게 작동합니까? – 심층 가이드

목차
LoRa 기술이란 무엇입니까

사물 인터넷 (IoT) 산업 전반에 걸쳐 무선 연결에 대한 수요를 주도하고 있습니다.. 공급망에서 인프라에 이르기까지 산업 분야의 기업은 원격 자산을 무선으로 모니터링하기를 원합니다., 배송 추적, 장비를 디지털화하다, 그리고 더. 그러나 WiFi 및 Bluetooth와 같은 많은 무선 기술만으로는 이러한 장거리 사용 사례에 적합하지 않습니다.. LoRa에 들어가십시오 – 스테로이드를 사용한 Bluetooth와 같은 새로운 무선 표준. 장거리 및 저전력 기능으로 대규모 IoT 네트워크 배포에 적합해 보입니다.. 이 블로그에서, LoRa가 무엇인지 개략적으로 설명하겠습니다., 어떻게 작동하나요?, 주요 이점, 응용, 그리고 직접 해보는 팁.

LoRa 기술의 정의

LoRa는 Long Range Radio의 약자이며 주로 사물 인터넷을 대상으로 합니다. (IoT) 및 M2M 네트워크. 장거리 연결 및 저전력 통신을 위해 정밀하게 설계된 일종의 새로운 무선 변조 방식입니다.. 이 기술을 통해 다중 테넌트 또는 공용 네트워크는 동일한 네트워크에서 실행되는 여러 응용 프로그램을 연결할 수 있습니다.

lora 기술 소개

LoRa 프로토콜은 안전한 통신을위한 애플리케이션 및 장치 레벨을 포함하여 여러 가지 다른 계층을 포함합니다., 네트워크에서의 암호화. 각 개별 LoRa 게이트웨이에는 최대 수백만 노드를 처리 할 수있는 기능이 있습니다. 신호는 상당한 거리를 연장 할 수 있습니다, 이는 필요한 구조가 적다는 것을 의미합니다, 네트워크 구축을보다 빠르고 저렴하게 구현.

처음에는 Grenoble의 Cycleo가 개발했습니다., Semtech에 인수된 프랑스 2012. 나중, 비영리 연합 표준화 LoRaWAN – LoRa 변조 위에 구축된 통신 프로토콜. LoRaWAN은 시스템 아키텍처를 정의하고 LoRa는 장거리 물리적 연결을 제공합니다..

LoRa 네트워크 아키텍처

LoRaWAN 아키텍처는 엔드 노드로 구성됩니다., 게이트웨이, 네트워크 서버와 애플리케이션 서버. LoRa 네트워크의 진정한 아키텍처 측면에서, 노드는 일반적으로 시스루 브리지를 형성하는 게이트웨이가있는 별 모양의 토폴로지에 있습니다.. 중앙 네트워크 서버와 백엔드의 최종 장치 간 메시지 릴레이. 엔드 포인트 노드와의 통신은 일반적으로 양방향입니다., 멀티 캐스트 작업을 지원할 수도 있습니다, 이는 유사 또는 기타 대량 배포 메시지 또는 소프트웨어 업그레이드와 같은 기능에 유용합니다..

  • 로라 센서: 엔드 포인트는 제어 또는 감지가 수행되는 LoRa 네트워크의 요소입니다.. 그들은 일반적으로 원격에 위치하고 있습니다.
  • LoRa 게이트웨이: 게이트웨이는 LoRa 엔드 포인트에서 인프라를 수신 한 후이를 백홀 시스템으로 전송합니다.. LoRa 네트워크의이 부분은 셀룰러 일 수 있습니다, 이더넷, 또는 기타 무선 또는 유선 통신 링크. 게이트웨이는 일반적인 IP 연결을 사용하여 네트워크 서버에 연결됩니다. 이런 식으로, 데이터는 일반적인 프로토콜을 사용하지만 모든 통신 네트워크에 연결할 수 있습니다., 개인이든 공공이든. LoRa 네트워크와 셀룰러 네트워크의 유사성을 고려할 때, LoRaWAN 게이트웨이는 종종 셀룰러 기지국과 함께 위치 할 수 있습니다. 이런 식으로, 백홀 네트워크에서 추가 용량을 사용할 수 있습니다..
  • LoRa 네트워크 서버: LoRa 네트워크 서버는 네트워크에서 기능의 일부로 성공, 중복 패킷을 제거하는 역할을합니다., 데이터 속도를 조정합니다, 그리고 일정 승인. 배포 및 연결 방법을 평가하면 LoRa 네트워크를 매우 쉽게 배포할 수 있습니다..
  • 애플리케이션 서버: 그때, 원격 컴퓨터는 엔드포인트의 동작을 제어하거나 엔드포인트에서 데이터를 수집할 수 있습니다. LoRa 네트워크는 거의 반투명합니다..

LoRa 기술은 어떻게 작동합니까?

LoRa 무선은 확산 스펙트럼 변조를 사용합니다., 더 넓은 채널 대역폭에 협대역 신호를 확산시키는. 장거리 무선 마법은 영리한 최적화에서 비롯됩니다.:

처프 확산 스펙트럼 (CSS)

이것은 LoRa 무선에서 사용하는 물리 계층 변조 기술입니다.. CSS는 정현파 신호를 수신하고 시간 경과에 따라 주파수를 선형으로 변경하여 작동합니다., 처프 신호 생성. 그런 다음 이 신호는 반송파 주파수로 변조됩니다..

더 넓은 대역폭에서 신호를 처핑하여, LoRa는 더 넓은 주파수 범위에 에너지를 퍼뜨립니다.. 이것은 간섭 및 노이즈에 대한 저항을 증가시킵니다., 게이트웨이에서 신호 수신을 개선하면서.

적응 형 데이터 속도 (ADR)

이것은 엔드 노드 장치와 게이트웨이 사이에서 동적으로 데이터 속도를 최적화하는 LoRa의 방법입니다.. ADR 사용, 노드는 간섭이 적을 때 더 빠른 데이터 속도로 전환하고 간섭이 증가하면 더 강력한 데이터 속도로 전환할 수 있습니다..

이 최적화는 변화하는 채널 조건에서 최상의 데이터 속도를 보장합니다., 노드의 배터리 수명과 전체 네트워크 용량을 모두 최대화.

CSS와 ADR을 함께 사용하면 최소한의 전력을 사용하면서 LoRa에 인상적인 범위와 탄력성을 제공합니다.. 신호는 다른 시스템에 노이즈와 유사하게 나타납니다., 보안 강화.

LoRa 기술의 주요 기능 및 이점

LoRa 무선 기술의 몇 가지 뛰어난 이점에 대해 자세히 살펴보겠습니다.:

  • 장거리 연결– 범위 활성화 15+ 농촌 환경에서 km 및 5+ 도시 지역의 km. 도시 규모 범위 허용, 건물 침투가 잘 이루어집니다..
  • 저전력– 중에서 10 mA 및 100 절전 모드에서 nA. 응용 프로그램에 따라, 배터리 수명은 2 에 15 연령. 유지보수 비용을 획기적으로 절감.
  • 안전한 전송– AES-128비트 암호화는 데이터를 보호하고 변조를 방지합니다..
  • 정확한 지리적 위치– 신호는 GPS 없이도 수십 미터 이내의 위치를 ​​정확히 파악할 수 있습니다.. 자산 추적에 유용.
  • 글로벌 스펙트럼 대역 – 868 MHz (863–870MHz, 여러 서브 밴드로 분할) 유럽에서 915 미국의 MHz. 채널 사용 기간은 많은 국가의 규정에 의해 제한됩니다. (듀티 사이클).
  • 양방향 통신– 데이터를 위로 전송하고 구성을 아래로 푸시. 원격 제어가 가능한 LoRa 통신 장치.
  • 높은 수용력– 단일 LoRa 게이트웨이는 수천 개의 장치에서 매일 수백만 개의 메시지를 처리할 수 있습니다..
  • 개방형 표준– LoRaWAN은 비영리 LoRa Alliance에서 감독하는 개방형 사양입니다.. 채택 및 상호 운용성 촉진.

LoRa 기술 기본 사항

LoRa 기술에는 몇 가지 주요 요소가 있습니다. 주요 기능 중 일부는 다음과 같습니다.:

  • 최대 수백만 노드
  • 긴 배터리 수명; 10 년 넘게
  • 장거리; 15-20 km.

전반적인 연결성과 기능을 제공하는 LoRa 기술의 다양한 요소가 있습니다..

LoRa 프로토콜 스택: LoRa Alliance는 개방형 프로토콜 스택도 정의했습니다.. 이 오픈 소스 스택의 생성으로 LoRa의 개념이 높아졌습니다., 전개, 모든 방식의 연결된 IoT 장치에 연결하기 위한 저렴하고 사용하기 쉬운 솔루션을 만들기 위해 함께 모일 수 있었습니다..

LoRa 네트워크 설계: LoRa 무선 시스템의 RF 요소 외에, 네트워크 아키텍처의 다른 요소가 있습니다, 전체 시스템 아키텍처의 존재를 포함하여, 섬기는 사람, 백홀, 및 응용 컴퓨터. 전체 아키텍처는 종종 LoRaWAN으로 언급됩니다.

로라 피 / RF 인터페이스: LoRa 물리 계층 또는 PHY는 시스템 작동의 핵심입니다. 노드 또는 엔드 포인트간에 전송되는 RF 신호의 측면을 제어합니다., 즉. LoRa 게이트웨이 및 센서는 신호가 수신되는 위치. 물리 계층 또는 무선 인터페이스는 변조 형식을 포함한 신호의 측면을 제어합니다, 파워 레벨, 주파수, 송신 및 수신 요소 간의 시그널링, 그리고 다른 관련 주제.

LoRa 변조

LoRa Technology는 무선 변조 또는 물리적입니다 (피) 실리콘 층, 장거리 통신 링크를 만드는 데 사용.

LoRa 물리 계층은 확산 스펙트럼 변조 형태를 사용합니다.. LoRa 변조 시스템은 광대역 선형 주파수 제어 펄스를 사용합니다.. 시간이 지남에 따라 주파수 증가 또는 감소 수준은 전송 될 데이터를 인코딩하는 데 사용됩니다, 와 같은; 처프 변조 형태.

이러한 유형의 변조를 통해 LoRa 무선 시스템은 복조가 전달 오류 수정과 결합 될 때 노이즈 플로어보다 20dB 낮은 신호를 복조 할 수 있습니다., 독립 단기 치료소. 전통적인 FSK 시스템과 비교할 때; LoRa 시스템의 링크 예산은 25dB 이상의 개선을 제공 할 수 있습니다.

전송이 의사 난수 방식으로 확산되는 지점의 결과, LoRa 사용자가 아닌 경우 감지하기 어려울 수 있으며 소음처럼 보일 수 있습니다.. 이것은 시스템의 보안을 지원할 수 있습니다..

시스템의 또 다른 장점은 처프 변조와 시스템이, 일반적으로, 주파수 오프셋에 대한 내성이 있으며 결과적으로, 기본 수정 발진기를 사용하여 20-30 온도 지불 발진기보다 ppm 수용, TCXO. 이를 통해 노드 전자 회로 내에서 비용을 절감 할 수 있습니다.

LoRa 네트워크 보안

네트워크 보안 문제는 점차 중요 해지고 있습니다. 이러한 LoRa 네트워크는 시스템의 문제를 방지하기 위해 높은 수준의 보안이 필요합니다..

LoRa 네트워크에 필요한 보안 수준을 달성하려면, 여러 계층의 암호화가 사용되었습니다:

장치 별 키 (EUI128).

고유 한 네트워크 키 (EUI64) 네트워크 수준의 보안 보장.

고유 한 응용 프로그램 키 (EUI64) 엔드 투 엔드 보안 인증.

이러한 암호화 계층을 사용하면 LoRa 네트워크가 적절한 보안 상태를 유지합니다.

LoRa 기술의 응용

LoRa 무선 기술은 다양한 응용 분야에 사용하도록 배치하는 것이 바람직합니다.. 장거리 및 저전력 기능은 엔드포인트를 다양한 장소에 배포할 수 있음을 의미합니다., 건물 외부 및 내부에서 여전히 게이트웨이와 통신 할 수있는 기능. 시스템은 배포가 쉽고 많은 IoT에 사용할 수 있으므로, 인터넷 것들, 및 기계 대 기계, 응용, M2M. 일반적인 LoRa 애플리케이션은 다음과 같습니다.:

LoRa 기술의 응용

스마트 시티 – 스마트 측광, 환경 모니터링, 스마트 주차, 거리 조명, 폐기물 관리 등.

공급망/물류 – 자산 추적 및 모니터링, 콜드 체인 모니터링, 차량 관리.

농업 – 토양 모니터링, 관개 제어, 가축 추적.

산업용 사물인터넷 – 장비 모니터링, 예측 유지 보수, 오토메이션.

인프라 모니터링 – 철도 트랙 모니터링, 교량, 모든 물리적 변화를 위한 터널.

유용 – 스마트 그리드, 가스/물 계량, 누수 탐지, 분산 발전.

빌딩 자동화 – HVAC 및 조명 제어, 에너지 관리, 객실 점유 모니터링.

보건 의료 – 자산 추적, 의료 기기 센서, 환자 모니터링.

소매 – 창고 재고 관리, 비콘을 통한 지리적 마케팅.

LoRa 대 LoRaWAN – 차이점이 뭐야?

LoRa는 하위 물리 계층을 설명합니다, 상단 네트워킹 레이어가 없었습니다. LoRaWAN은 네트워크의 상위 계층을 설명하기 위해 개발 된 수많은 프로토콜 중 하나입니다. LoRaWAN은 클라우드 기반 미디어 액세스 제어입니다 (맥) 계층 프로토콜이지만 엔드 노드 장치와 LPWAN 게이트웨이 간의 통신을 관리하기위한 네트워크 계층 프로토콜의 역할을합니다., 조종 프로토콜로서, LoRa Alliance에서 유지 관리. LoRaWAN 사양 버전 1.0 6월에 출시됐는데 2015.

로라 완 네트워크의 시스템 아키텍처와 통신 프로토콜을 정의합니다., LoRa 물리 계층은 장거리 통신 링크를 허용.

요약하면:

LoRa = 물리 계층 변조

LoRaWAN = 통신 프로토콜 및 아키텍처

이들은 함께 장거리 연결과 유연한 네트워크 통신 아키텍처를 모두 포함하는 완벽한 솔루션을 제공합니다..

LoRa와 LoRaWAN의 차이점

LoRa 얼라이언스란??

다른 많은 시스템과 마찬가지로, LoRa 무선 시스템을 개발하고 홍보하기 위해 업계 단체가 설립되었습니다. 로라 얼라이언스. 3 월에 시작되었습니다 2015. 얼라이언스가 말했듯이, 보안을위한 개방형 글로벌 표준을 제공하도록 설정되었습니다., 캐리어 급 IoT LPWAN 연결.

LoRa는 Semtech에 의해 본질적으로 개발되었지만, 표준을 공개함으로써 많은 회사에서 표준을 채택할 수 있었습니다., 그 결과 생태계가 성장하고 참여도가 크게 향상되었습니다, 다양한 제품과 전반적인 사용 및 수용 증가.

LoRa Alliance의 창립 멤버는 Actility를 포함합니다., 시스코, 에 올라 네, IBM, 커 링크, IMST, 멀티 테크, 사 젬콤, 셈텍, 및 마이크로 칩 기술, 주요 통신 사업자뿐만 아니라: 부이 그 텔레콤, KPN, 싱텔, 근위, Swisscom, 그리고 FastNet (Telkom 남아프리카 공화국의 일부).

LoRa 기술 시작하기

원래, 누구나 자신만의 LoRa 통신을 운영할 수 있습니다.. LoRa는 할당되지 않은 주파수 범위에서 작동하기 때문에, 주파수에 대한 라이센스 비용이 필요하지 않습니다.. 제한된 지역에서만 LoRaWAN을 설정해야하는 경우, 자신의 게이트웨이와 서버의 운영이 합리적 일 수 있습니다.. 자신만의 LoRa 및 LoRaWAN 솔루션을 구축하려고 합니다.? 다음은 MOKOSmart가 LoRa 기술을 시작하는 데 도움이 되는 몇 가지 방법입니다.:

– MOKOSmart는 다양한 LoRaWAN 센서 자산 추적용, 환경 모니터링, 주차 감지 및 기타.

– 당사의 LoRaWAN 게이트웨이에는 IP66 인클로저와 내장형 LoRa 및 Bluetooth 성능이 있습니다..

– Bluetooth 장치 연결을 위한 Bluetooth LoRaWAN 게이트웨이를 제공합니다..

– 실제 적용 범위와 성능을 평가하기 위해 소규모 테스트 배포를 파일럿으로 수행해야 합니다..

– 전체 종단 간 시스템 아키텍처를 설계하는 데 시간을 할애하십시오..

– LoRa Alliance에 가입하여 협업 및 리소스 액세스.

– 우리 센서로, 게이트웨이, 및 LoRa 모듈, 장거리 IoT 네트워크를 빠르게 구축할 수 있습니다..

MOKOSmart의 통합하기 쉬운 LoRa IoT 장치, IoT 애플리케이션에 장거리 무선 연결을 신속하게 구축할 수 있습니다.. LoRa 기술을 시작하는 데 도움이 필요하면 연락하십시오..

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작성자 ——
피오나 쿠안
피오나 쿠안
피오나, MOKOSMART의 기술 작가이자 편집자, 이전에 지출 10 IoT 회사에서 수년간 제품 엔지니어로 근무. 우리 회사에 입사한 이후, 그녀는 영업과 밀접하게 일했습니다, 제품 관리자 및 엔지니어, 고객의 요구에 대한 통찰력 얻기. 심층적인 업계 경험과 고객이 가장 원하는 것이 무엇인지 이해, Fiona는 IoT 기본 사항을 포괄하는 흥미로운 콘텐츠를 작성합니다., 심층적인 기술 자료 및 시장 분석 - IoT 스펙트럼 전반에 걸쳐 청중과 연결.
피오나 쿠안
피오나 쿠안
피오나, MOKOSMART의 기술 작가이자 편집자, 이전에 지출 10 IoT 회사에서 수년간 제품 엔지니어로 근무. 우리 회사에 입사한 이후, 그녀는 영업과 밀접하게 일했습니다, 제품 관리자 및 엔지니어, 고객의 요구에 대한 통찰력 얻기. 심층적인 업계 경험과 고객이 가장 원하는 것이 무엇인지 이해, Fiona는 IoT 기본 사항을 포괄하는 흥미로운 콘텐츠를 작성합니다., 심층적인 기술 자료 및 시장 분석 - IoT 스펙트럼 전반에 걸쳐 청중과 연결.
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