[Wireless] LoRa

LoRa대해서...

LoRa(LOng RAnge)는 Low-Power Wide-Area network(LPWAN) 기술이다. Chirp Spread Spectrum(CSS) 기술에서 파생된 Spread Spectrum 변조 기술을 기반으로 한다. 프랑스 Grenoble의 Cycleo에 의해 개발되었으며 LoRa Alliance의 창립멤버 Smetect에 의해 인수 되었다.

 

특징

LoRa 사용자는 433MHz, 868MHz(Europe), 915Mhz(Australia, North America), 923MHz(Asia)와 같은 무면허대역의 주파수를 사용한다. LoRa는 저전력으로 먼거리(농촌 지역 기준 10km 이상)에 데이터를 전송할 수 있다. 이 기술은 물리적 계층을 다루고, LoRaWAN 과 같은 프로토콜, 여러 기술들은 상위 계층에서 다룬다.

2018년 1월에 더 적은 전력으로 소비하며, 거리는 증가하고 이전 세대에 비해 크기는 작아진 새로운 LoRa 칩셋이 발표되었다.

LoRa Devices는 게이트웨이의 타임스템프를 이용하여 삼각측정을 하여 위치 정보를 가져 올 수 있다.

LoRa와 LoRaWAN은 다른 유형의 산업에서 IoT 장치에 대한 장거리 연결을 허용한다.

 

LoRa PHY

LoRa 물리적계층의 프로토콜은 독점적이다. Semtech은 변조 및 기타 관련 기술에 대해 제공했지만 무료로 제공되는 공식 문서는 없다. 하지만, 몇몇 개인적인 연구자들은 분석하였고 결과에 대한 문서는 존재한다.
LoRa는 Chirp Spread pectrum 변조에서 파생된 Spread Spectrum 변조 방식을 독점적으로 사용한다. LoRa는 확산량(7~12 무선 매개변수) 선택하여 고정 채널 대역폭의 감도에 대한 데이터 속도를 조정 할 수 있다.
이러한 확산 계수는데이터의 속도와 Radio의 감도를 측정도를 결정 할 수 있다. 더불어, LoRa Forward Error Correction coding을 사용하여 간섭에 대한 복원력을 향상 시킨다. LoRa의 높은 범위는 약 155dB와 177dB의 매우 높은 Wireless link를 특징으로 한다.

 

LoRaWAN

LoRa가 하위 물리 계층의 정의하므로 상위 네트워크 계층에서는 내용이 부족했다. LoRaWan은 네트워크의 상위 계층을 정의하기 위해 개발된 여러 프로토콜 중 하나이다. LoRaWAN 클라우드 기반 MAC 계층 프로토콜이지만 LPWAN 게이트웨이와 LoRA Alliance에서 관리하는 End-node 디바이스와 같은 Routing 프로토콜 사이의 통신을 관리하기 위한 네트워크 프로토콜이다.
LoRaWAN은 네트워크의 통신 프로토콜 및 시스템 아키텍처를 정의하고, LoRa 물리계층의 장거리 통신 링크가 가능하도록 한다. LoRaWAN은 또한 모든 장치의 통신 주파수, 데이터 속도 및 전원을 관리 할 수 있다. 네트워크 장치는 비동기식이며 전송 할 수 있을 때 데이터를 전송한다. End-node 장치에 의해 전송된 데이터는 다수의 게이트웨이 에서 수신되며, 이 게이트웨이는 데이터 패킷을 중앙 네트워크 서버로 전달한다. 
네트워크 서버는 중복 패킷을 필터링하고 보안검사를 수행, 네트워크를 관리한다. 그런 다음 데이터를 응용 프로그램 서버에 전달한다. 이 기술은 적절한 부하에 대해 높은 안정성을 보여주지만 ACK 보내는 것에 약간의 문제가 있다. 

 

Reference

- https://en.wikipedia.org/wiki/LoRa

LoRa - Wikipedia