LoRa(Long Range)란?

LoRa(Long Range)란?

LoRa는 Long Range의 약어로, 저전력 장거리 통신이 가능한 무선 통신 기술을 뜻합니다. 이 기술은 대량의 센서 및 장치들이 저전력으로 넓은 지역을 커버하며 데이터를 전송할 수 있도록 설계되었습니다.

 

주로 IoT (사물 인터넷) 응용 프로그램에서 사용되며, 센서 네트워크, 스마트 시티, 농업, 환경 모니터링, 산업 자동화 등 다양한 분야에서 활용됩니다. 처음 LoRa는 Semtech라는 회사에 의해 개발되었으며 LoRa Alliance라는 단체가 이 기술을 표준화하고 발전시키고 있습니다.

 

LoRa의 구조

1. LoRa Node (로라 노드)

센서나 장치와 연결되어 LoRa 신호를 송수신하는 단말입니다. 로라 모듈을 내장하고 있으며, 배터리로 동작하며 로라 노드는 주변 환경을 감지하거나 데이터를 생성하여 LoRa 신호로 변환하고 게이트웨이로 전송합니다. 일반적으로 저전력으로 동작하며, 센서의 종류에 따라 다양한 데이터를 수집할 수 있습니다.

2. LoRa Gateway (로라 게이트웨이)

로라 노드와 통신하며, 인터넷을 통해 네트워크 서버와 연결되는 중계 장치입니다. 로라 게이트웨이는 주변에 있는 로라 노드들과 통신하여 데이터를 수집하고 해당 데이터를 네트워크 서버로 전송합니다. 게이트웨이는 일반적으로 전원 공급이 가능한 곳에 설치되며 여러 개의 로라 노드와 통신할 수 있습니다.

3. Network Server (네트워크 서버)

로라 게이트웨이로부터 수신한 데이터를 처리하고 어플리케이션 서버와 연동하는 중요한 역할을 수행하는 서버입니다. 네트워크 서버는 LoRaWAN이라는 프로토콜을 사용하여 로라 노드의 관리, 데이터의 암호화, 인증 등을 수행합니다. 이 서버는 로라 네트워크의 중앙 집중 관리를 담당하며, 로라 노드의 상태 모니터링, 통신 계획 수립, 데이터의 라우팅 등을 관리합니다.

4. Application Server (어플리케이션 서버)

네트워크 서버로부터 수신한 데이터를 활용하여 원하는 서비스를 제공하는 서버입니다. 어플리케이션 서버는 로라 네트워크의 데이터를 분석하고 가공하여 다양한 응용 프로그램이나 서비스에 활용할 수 있습니다. 예를 들어 수집된 센서 데이터를 분석하여 모니터링 대시보드, 웹사이트, 모바일 앱, 데이터베이스 등을 통해 사용자에게 정보를 제공할 수 있습니다.

 

LoRa의 특징

저전력: LoRa는 저전력 통신 기술로 배터리 하나로 10년 정도 동작할 수 있기 때문에 센서나 장치들이 자주 교체되지 않아도 되어 유지비용을 절감할 수 있습니다. 저전력 특성은 배터리 수명을 연장하고 장기간 동작이 필요한 IoT 응용 프로그램에 적합합니다.

 

장거리: LoRa는 10마일(약 16km) 이상의 거리에서도 통신이 가능합니다. 이는 다른 통신 기술보다 더 멀리까지 통신할 수 있는 장점으로 산악지대나 도심지역과 같은 장애물이 많은 환경에서도 신호를 강력하게 전달할 수 있습니다. 중간에 게이트웨이라는 중계기가 필요하지만 적은 수의 게이트웨이로도 넓은 범위를 커버할 수 있습니다.

 

다중센서: LoRa는 하나의 노드(통신 단말)에 여러 개의 센서를 연결할 수 있습니다. 이는 다양한 종류의 센서를 하나의 노드에 통합하여 다양한 데이터를 수집할 수 있는 장점을 가지고 있습니다. 예를 들어, 온도, 습도, 조도, 가스 등의 센서를 하나의 LoRa 노드에 연결하여 여러 가지 환경 데이터를 동시에 수집할 수 있습니다. 이는 비용과 복잡성을 줄이면서 효율적인 데이터 수집을 가능하게 합니다.

 

암호화: LoRa는 기본적으로 AES-128 암호화 기법을 사용하여 데이터를 보호합니다. IoT 시대에는 사소한 센서의 데이터라도 중요한 정보가 될 수 있으므로 데이터의 보안은 매우 중요합니다. LoRa의 암호화 기능은 무단 접근 및 데이터 유출을 방지하여 안전한 통신을 제공합니다.

 

 

LoRa와 LoRaWAN의 차이

LoRaWAN은 Low Power Wide Area Network (LPWAN)을 구현하기 위한 통신 프로토콜입니다. LoRaWAN은 LoRa 기술을 기반으로 하며, LoRa Alliance라는 단체가 개발하고 표준화하고 있습니다. LoRaWAN은 네트워크 구성을 위해 LoRa 노드(통신 단말)와 LoRa 게이트웨이(중계기), 그리고 네트워크 서버, 어플리케이션 서버로 구성되며, 이 프로토콜은 저전력 특성과 장거리 통신 능력을 활용하여 IoT 기기와의 안정적인 통신을 지원하며 데이터의 보안, 인증, 관리 등을 수행합니다.

 

LoRa는 물리 계층에 속하는 무선 통신 기술로, 데이터를 변조하여 전송하는 역할을 하는 반면, LoRaWAN은 링크 계층에 속하는 통신 프로토콜로 LoRa 네트워크의 구성 및 관리를 담당합니다. LoRa는 기기 간의 신호 송수신을 담당하고, LoRaWAN은 데이터의 보안, 인증, 네트워크 관리 등을 수행하여 IoT 기기의 원활한 통신을 지원합니다.

 

요약하자면, LoRa는 저전력 장거리 통신이 가능한 무선 통신 기술이며, LoRaWAN은 이를 활용하여 LPWAN을 구현하기 위한 통신 프로토콜이라고 할 수 있습니다. LoRa는 물리 계층에서 데이터 전송을 담당하고 LoRaWAN은 링크 계층에서 네트워크 구성과 관리를 담당합니다. 이 두 기술은 협력하여 IoT 기기 간의 안전하고 효율적인 통신을 가능하게 합니다.

 

LoRa 사용 예시

- 스마트팜: 농장에 LoRa 센서를 설치하여 토양의 온도, 습도, pH 등을 실시간으로 측정할 수 있어 농장 관리주가 작물의 생장 환경을 모니터링하고 효율적인 관수와 비료 공급을 원격으로 제어할 수 있습니다. LoRa를 활용한 스마트팜 시스템은 작물 생산성을 향상시키고 자원 사용량을 최적화하는 데 도움을 줍니다.

 

- 스마트시티: 도시에 LoRa 센서를 배치하여 교통량, 공기질, 주차장 상황 등을 실시간으로 모니터링할 수 있으며 도시 관리자는 교통 혼잡을 예방하고 환경 오염을 감시할 수 있고 주차 공간의 효율적인 이용을 도울 수 있습니다. 또한, LoRa를 활용하여 스마트 조명이나 스마트 미터링 등의 인프라를 구현할 수 있습니다.

 

- 스마트홈: 가정에 LoRa 센서를 설치하여 가스 누출, 화재, 침입 등의 위험 상황을 감지할 수 있으며 스마트폰 앱을 통해 실시간으로 위험 상황을 모니터링하고, 원격으로 문, 창문, 에어컨 등을 제어할 수 있습니다. LoRa를 활용한 스마트홈 시스템은 안전과 편의를 동시에 제공하여 사용자의 생활을 향상시킵니다.

 

정리

LoRa는 저전력 장거리 통신이 가능한 무선 통신 기술로, IoT 분야에서 많은 관심을 받고 있습니다. 이 기술은 센서와 장치들이 상호간에 데이터를 주고받을 수 있는 환경을 구축하며, 저전력 특성과 장거리 통신 능력을 통해 넓은 범위를 커버하고 오랜 기간 동안 작동할 수 있습니다.

 

LoRaWAN 프로토콜을 사용하여 LoRa 네트워크를 구성하면, LoRa 노드와 게이트웨이, 네트워크 서버, 어플리케이션 서버가 함께 연동하여 안전하고 효율적인 통신을 실현할 수 있고 LoRa의 암호화 기능을 활용하여 데이터의 보안을 강화할 수 있습니다.

 

LoRa는 스마트팜, 스마트시티, 스마트홈 등 다양한 응용 분야에서 활용되고 있으며, IoT의 발전과 함께 그 중요성과 활용도는 계속해서 증가하고 있습니다. LoRa Alliance를 통해 기술의 표준화와 발전이 이루어지고 있으며, 이는 이 기술의 글로벌 확산과 상호 운용성을 증진시키는 데에 기여하고 있습니다.

 

LoRa의 저전력, 장거리, 다중센서, 암호화 기능은 IoT 기반 시스템에서 안전하고 효율적인 데이터 통신을 가능케 하며, 새로운 혁신과 비즈니스 모델의 창출을 이끌어내고 있습니다. 앞으로 LoRa 기술은 더욱 발전하며, 우리의 일상과 산업의 변화에 긍정적인 영향을 미칠 것으로 기대됩니다.