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LoRa

LoRa

#LoRa #통신 #저전력장거리사물인터넷 #무선통신

개념 : 어떻게 멀리까지, 오래 쓸 수 있나

LoRa는 Long Range의 줄임말로, 아주 [적은 전력으로도 센서·기기의 작은 데이터를 멀리까지 무선으로 보내는 통신 기술]입니다.

마치 우체통에 넣는 엽서처럼 작고 간단한 메시지를 아주 멀리, 자주가 아니라 ‘가끔’ 보내는 데 특화된 우편 서비스”입니다. 대용량 택배(영상/음성)는 못 보내지만, 전기·수도 미터값, 온도/진동 같은 상태 알림은 배터리를 아끼며 수년간 꾸준히 보냅니다.

이러한 LoRa는 평지나 도심 장애물 너머까지 원격 계측·원격제어(telemetry)에 잘 쓰이며, 시계(視界) 밖 거리에서도 신뢰성 있게 센서 데이터를 전송할 수 있다는 점이 강점입니다.

  • LoRa = 반도체/무선 물리계층(칩·전파 방식)
  • LoRaWAN = LoRa를 이용해 장치-게이트웨이-네트워크 서버-앱 서버까지 이어주는 개방형 네트워크 프로토콜(표준 규격)

둘을 합쳐 “저전력 장거리 사물인터넷(LPWAN)” 생태계를 구성합니다.

어떻게 멀리까지, 오래 쓸 수 있나

  • 주파수: 지역별 비면허(sub‑GHz) 대역(예: 868/915MHz 등)을 사용. 전파가 벽·장애물 투과에 비교적 유리.

  • 변조기술: Chirp Spread Spectrum(CSS). 신호를 넓은 대역으로 퍼뜨려 잡음에 강하고 먼 거리에서 수신 가능.

  • 스프레딩 팩터(SF): 숫자를 올리면 더 멀리 가지만 전송속도는 느려짐(거리·속도 간 트레이드오프).

  • 저전력: 짧고 드문 메시지를 보내는 용도에 특화. 센서가 배터리 하나로 수년 동작하기 쉬움.

  • 네트워크 토폴로지: 스타형. 단말은 가까운 게이트웨이에 송신, 게이트웨이가 백홀(유선/셀룰러)로 클라우드 서버에 전달.

네트워크 구조(LoRaWAN 기준)

  • 단말(End Device): 온도계·가스미터·추적태그 등. 클래스 A/B/C로 구분(전력/지연 요구에 따라 수신창 다름).

  • 게이트웨이(Gateway): 여러 단말의 전파를 동시에 수신해 네트워크 서버로 전달(일종의 기지국).

  • 네트워크 서버(NS): 중복 프레임 정리, 중계, 적응형 데이터율(ADR) 관리, 보안·세션키 관리 연동.

  • 애플리케이션 서버(AS): 최종 데이터 처리·시각화·알림.

  • 보안: 단말·네트워크·애플리케이션 키로 암호화(AES-128), 일반적으로 OTAA 방식으로 안전 합류.

어디에 쓰나

  • 스마트미터링: 수도·가스·전기 검침, 누수 감시

  • 스마트시티: 주차·가로등·폐기물 수거함 센서

  • 스마트농업/축산: 토양·관개·온습도·가축 위치/상태 모니터링

  • 물류/자산추적: 팔레트·컨테이너 위치·상태

  • 산업 설비: 펌프·밸브·배관 원격상태 모니터링, 광역 안전센서
    특히 장거리 원격 계측·감시처럼 “눈에 보이지 않는 거리(BVLOS)”에서도 신뢰 전송이 필요한 곳에 적합합니다.

강점과 한계

  • 강점

    • 장거리·저전력: 배터리 수년, 수km급 커버리지(환경 따라 상이)
    • 실내/장애물 환경에 비교적 강함
    • 비면허 대역으로 통신비 저렴, 사설망/공용망 모두 가능
    • 생태계(칩·게이트웨이·모듈·클라우드)가 넓고 기성품 다양

  • 한계

    • 낮은 데이터율: 수~수백 바이트 레벨 텔레메트리용. 영상·음성·펌웨어 대용량 전송엔 부적합
    • 지연(latency)·규제: 지역별 송신 의무 휴지(duty cycle) 등으로 실시간 제어엔 제약
    • 혼잡/용량 설계 필요: 단말 밀집 환경에서는 게이트웨이 수, 채널 계획, ADR 최적화가 중요

다른 기술과의 비교·선정 팁

  • NB‑IoT/LTE‑M: 이동통신망 기반. 커버리지·품질 안정적이나 회선비·전력 소모가 상대적으로 큼.
  • Wi‑Fi/BLE: 근거리·고속/저전력 장점, 하지만 광역 커버리지엔 불리.
  • 위성 IoT: 극지/해상 커버 가능, 단가·전력 부담 큼.

선정 포인트: 메시지 크기/빈도, 배터리 수명 목표, 커버리지, 설치지역 규제, TCO(게이트웨이/요금/운영).

구축은 어떻게 시작하나

  • 주파수 규정 확인(국가/지역 ISM 대역)
  • 단말 모듈 선택(센서·전원·안테나 설계 포함), 펌웨어에서 SF/전송주기/전력 최적화
  • 네트워크 선택: 사설망(자체 게이트웨이+오픈/상용 서버) 또는 공용망(국내외 여러 사업자/연합)
  • 파일럿 → 전파환경 측정(링크버짓, 실내/지하 포함) → 단계적 확장
  • 운영: 키·디바이스 라이프사이클·펌웨어 유지, 데이터 파이프라인/대시보드 구축

주요 LoRa 사업자 목록

LoRa는 Semtech(SMTC)가 개발한 비면허 대역 저전력 장거리 무선 기술로, 글로벌 생태계는 칩/모듈 공급사·게이트웨이 제조사·네트워크 운영사·플랫폼 제공사로 구성되어 있음

  • Semtech(SMTC) - LoRa 기술(Chirp Spread Spectrum 기반) 원천 보유 및 LoRa 칩·IP 공급, LoRa 수요 확대에 따라 실적 견인 중.

  • Microchip Technology(MCHP) - 임베디드용 LoRa 칩·모듈·개발키트 제공, 저전력 장거리 IoT 디바이스 설계 지원.

  • Murata(Murata) - 초소형 LoRa/LoRaWAN 모듈 및 RF 부품 공급, 저전력 센서·미터링 등 대량 양산용 솔루션 제공.

  • MultiTech(MultiTech) - LoRaWAN 게이트웨이·엔드디바이스 전문 제조, 산업·스마트시티 현장 배포용 하드웨어 포트폴리오 보유.

  • Libelium(Libelium) - 스마트시티·환경 모니터링용 IoT 센서 플랫폼과 LoRa 통신 모듈 제공.

  • Reyax(REYAX) - 손쉬운 통합을 위한 LoRa 무선 모듈·안테나 솔루션 공급.

  • HopeRF(HopeRF) - 저가·저전력 LoRa RF 모듈 라인업으로 대량 IoT 단말 적용 지원.

  • AcSiP(AcSiP) - MCU·LoRa 일체형 SiP 모듈로 소형화·저전력 제품 설계 지원.

  • Ebyte(Ebyte) - 다양한 주파수·폼팩터의 LoRa 모듈 및 장거리 무선 통신 솔루션 공급.

  • MOKO Technology(MOKOloRa) - LoRa 모듈·게이트웨이 ODM/EMS 역량, 커스텀 IoT 디바이스 제작 지원.

  • Actility(Actility) - ThingPark 기반 LoRaWAN 네트워크 서버·플랫폼 제공, 사업자·기업 사설망 운영 지원.

  • Senet(Senet) - 북미 LoRaWAN 공용/사설망 운영사, 유틸리티·자산추적 등 대규모 배치 지원.

  • MachineQ(CMCSA) - Comcast 산하 LoRaWAN 네트워크·디바이스 관리 플랫폼 제공, 엔터프라이즈 IoT 서비스 전개.

  • LORIOT(LORIOT) - 글로벌 LoRaWAN 네트워크 서버/매니지드 서비스 제공, 다중 리전 사설망 구축 지원.

  • ChirpStack(ChirpStack) - 오픈소스 LoRaWAN 네트워크 서버 스택 제공, 기업·통신사 맞춤 사설망 구축에 활용.

  • Netmore Group(Netmore Group) - 유럽 중심 LoRaWAN 네트워크 운영·로밍 제공, 스마트미터·도시 인프라 적용 확대.

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