LoRaWAN의 개요

LoRaWAN은 지역, 국가 또는 글로벌 네트워크에서 무선으로 배터리로 작동하는 저전력 광역 네트워크 (LPWAN) 사양입니다. LoRaWAN은 안전한 양방향 통신, 이동성 및 지역 특화 서비스와 같은 사물 인터넷의 주요 요구 사항을 목표로 합니다. LoRaWAN 사양은 복잡한 지역 설치가 필요없이 원활한 상호 운용성을 제공하며 사용자, 개발자 및 기업이 자유롭게 사물 인터넷을 배포할 수 있도록 합니다.

LoRaWAN 네트워크 아키텍처는 일반적으로 게이트웨이가 종단 장치와 백엔드의 중앙 네트워크 서버사이의 메시지를 중계하는 투명한 브리지인 Star Topology로 배치됩니다. 게이트웨이는 표준 IP 연결을 통해 네트워크 서버에 연결되며 종단 장치는 하나이상의 게이트웨이에 단일 홉 무선 통신 (Single-hop Wireless Communication)을 사용합니다. 모든 종단간 통신은 일반적으로 양방향 통신이지만 대기 통신 시간을 줄이기 위해 대기 또는 기타 대량 배포 메시지를 통해 소프트웨어를 업그레이드할 수있는 멀티 캐스트와 같은 작업도 지원합니다.

최종 장치와 게이트웨이간의 통신은 서로 다른 주파수 채널 및 데이터 속도로 진행됩니다. 데이터 속도의 선택은 통신 범위와 메시지 지속 기간사이의 트레이드 오프 (Trade Off) 관계입니다. 확산 스펙트럼 기술로 인해 서로 다른 데이터 속도의 통신은 서로 간섭하지 않으며 "가상" 채널 집합을 만들어 게이트웨이의 용량을 늘립니다. LoRaWAN 데이터 속도 범위는 0.3kbps ~ 50kbps입니다. 종단 장치의 배터리 수명과 전반적인 네트워크 용량을 최대화하기 위해 LoRaWAN 네트워크 서버는 ADR (Adaptive Data Rate) 방식을 사용하여 각 종단 장치의 데이터 속도와 RF 출력을 개별적으로 관리합니다.

중요한 인프라, 기밀 개인 데이터 또는 사회의 중요한 기능과 같은 것들을 사물 인터넷으로 목표로 하는 전국적인 네트워크는 보안 통신에 대한 특별한 필요성을 가지고 있습니다. 이것은 여러 계층의 암호화로 해결되었습니다.

■ 고유한 네트워크 키 (EUI64) 및 네트워크 수준의 보안 보장

■ 고유한 응용프로그램 키 (EUI64)로 응용프로그램 수준에서 종단간 보안 보장

■ 장치 고유 키 (EUI128)

LoRaWAN에는 광범위한 응용프로그램에 반영된 다양한 요구 사항을 해결하는 여러가지 엔드 포인트 장치 클래스가 있습니다.

■ 양방향 종단 장치 (클래스 A) : 클래스 A의 종단 장치는 양방향 통신을 허용하여 각 종단 장치의 업 링크 전송 뒤에 두 개의 짧은 다운 링크 수신 윈도우가 옵니다. 종단 장치에 의해 스케줄된 전송 슬롯은 임의의 시간 단위 (ALOHA 유형의 프로토콜)에 기반을 둔 자체 통신 요구에 기반합니다. 이 클래스 A 작동은 종단 장치가 업 링크 전송을 보낸 직후에 서버에서의 다운 링크 통신을 필요로 하는 응용프로그램을 위한 최저 전력 종단 장치 시스템입니다. 다른 시간에 서버로부터의 다운 링크 통신은 다음 스케쥴링된 업 링크까지 기다려야 합니다.

■ 스케쥴된 수신 슬롯이 있는 양방향 종단 장치 (클래스 B) : 클래스 A 램덤 수신 윈도우 외에 클래스 B 장치는 예정된 시간에 추가 수신 윈도우을 엽니 다. 종단 장치가 예정된 시간에 수신 윈도우을 열려면 게이트웨이에서 시간 동기화된 신호를 받습니다. 이를 통해 서버는 종단 장치가 수신 대기하는 시점을 알 수 있습니다.

■ 수신 슬롯이 최대인 양방향 종단 장치 (클래스 C) : 클래스 C의 종단 장치는 수신 윈도우을 거의 연속적으로 엽니 다. 송신시에만 수신 윈도우가 닫힙니다.