Loran 및 LoRaWAN에 대한 경계의 메시지

무선 기반 LoRaWAN과 무선 기반 Loran을 혼동한다면 위험을 각오해야 합니다. 다른 기술들이 낭만적 유물이 되어가는 가운데, 이 두 기술은 연결 및 통신 기술이 성공하는 과정에 대한 흥미로운 스토리입니다. Loran은 위성 기반 솔루션으로 대체되었지만, LoRaWAN은 특정 응용 분야에 대해 NB-IoT, Sigfox, LTE-M 채택을 쉽게 앞지르고 있습니다. 그러나 사용 사례의 대안 및 견고한 백업으로서 약체 시스템을 지원하는 것은 가치있는 일입니다.

거의 20여년 전, 미국 국토안전부는 Loran으로 알려진 장거리 내비게이션을 정지시키고, 주로 해양 및 항공 내비게이션을 위한 위성 기반의 전세계 위치 파악 시스템(GPS) 및 레이더에 의지하게 되었습니다. 2차 세계 대전 중 Loran 시스템은 무선 신호를 수신기에 동기식으로 전송하는 글로벌 지상 기반 타워 네트워크를 사용했습니다. Loran은 가장 가까운 타워의 신호 도달 시간을 비교하여 놀라운 정확도로 지리적 위치를 알아냈습니다

Loran은 위성 기반 시스템의 취약점 없이 내비게이션을 위한 간단하고 견고한 육상 기반 백업을 제공했기 때문에 여러 보안 전문가들과 통신 애호가들은 Loran의 소멸을 아쉬워 했습니다. 대체된 디지털 eLoran은 많은 호응을 얻는 데 실패했습니다.

LoRaWAN(Long Range Wide Area Network의 약어)이라는 기술이 해당 응용 분야에서 경쟁력 있는 다른 기술을 몰아내고 있다는 것은 아이러닉한 일입니다.

그림 1: Loran의 마지막 운영 버전(Loran-C)은 데이터 추출을 지원하기 위해 90kHz ~ 110kHz의 주파수 범위를 사용했습니다. LoRaWAN은 데이터 송신을 위해 863MHz ~ 928MHz 주파수 범위를 사용합니다. (이미지 출처: Lisa Eitel)

LoRaWAN은 농업, 공동 시설, 산업 추적 응용 분야의 IoT 장치를 위한 저데이터 장거리 Wi-Fi와 유사한 고효율 통신 기술입니다. 짧게 말해, LoRaWAN은 내로우 863MHz ~ 928MHz 주파수 스펙트럼에서(지역에 따라 정확한 주파수가 달라짐) 물리층 프로토콜의 무선 신호를 사용해 도시 환경의 경우 수 킬로미터, 시골 환경의 경우 10km 이상에 걸쳐 데이터를 전송합니다. 중심 주파수 주변의 변조는 수 킬로미터에 걸쳐 다양한 구조물을 통과하는 경우에도 방해에 비교적 영향을 덜 받는 방식으로 데이터를 전송합니다.

특히 최근 십 년 동안 산업 및 정부에서의 채택은 꾸준한 양상을 보이고 있습니다. LoRa 기반의 LoRaWAN 솔루션은 셀룰러 네트워크 기반의 솔루션에 비해 비용 효율성이 높을 수 있습니다. 부분적으로, LoRaWAN이 우주의 위성에 의존하지 않는다는 이유 때문입니다. 또한 해당 네트워크 부품의 가격이 저렴하며 LoRaWAN 기능을 장치에 부여할 수도 있습니다. 여기서, LoRa 기술이 비허가 무선 주파수를 사용한다는 것은 부품 공급업체가 다른 솔루션의 규제 장벽 없이 솔루션을 배포할 수 있음을 의미합니다.

그림 2: SX1250 서브-GHz RF 칩은 Semtech의 SX1302 기저 대역 엔진과 함께 작동하여 엔지니어가 점 간 또는 로컬 메시 LoRa 네트워크나 보다 강력하고 긴 도달 범위를 가진 LoRaWAN 네트워크를 위한 게이트웨이를 설계할 수 있도록 합니다. 이는 1GHz 미만의 주파수 대역을 포괄하므로 IoT 응용 분야에 사용되는 다양한 무허가 대역을 이용할 수 있습니다. (이미지: Semtech Corp.)

지상파 기반 시스템에 대한 '복수'로, 무선 IoT 통신 분야에서 LoRaWAN의 위상이 높아짐에 따라 일부 응용 분야에서 셀룰러 기반 협대역 IoT(NB-IoT)와 LTE-M을 밀어내고 있습니다. 실제로 LoRaWAN은 Sigfox와의 경쟁에서도 승리를 거둔 듯 보입니다.

그림 3: 하나의 LoRa 변조 기술을 사용하는 이 RF 트랜시버는 -148dBm 이상의 감도를 유지합니다. 여기에 통합 +20dBm 전력 증폭기까지 더해져 광범위하게 응용 가능한 비용 효율적인 솔루션이 되었습니다. (이미지: Semtech Corp.)

NB-IoT와 LTE-M은 허가된 스펙트럼과 셀룰러 전송을 사용하여 각각 최대 250kbps 및 1Mbps의 데이터를 전송합니다. 이 장치는 긴 거리에 걸쳐 작동하며 스마트 빌딩, 유틸리티 인터페이스, 웨어러블 전자 장치, 자산 추적기에 연결성을 부여하기 위해 다른 IoT 프로토콜 옵션에 비해 전력 소비가 약간 더 많습니다.

LoRaWAN과 유사하게 고효율 Sigfox는 비허가 스펙트럼을 사용하여 시스템 모니터링, 원격 기계 알람, 시스템, 간단한 위치 추적과 같은 간헐적 저데이터 응용 분야를 위해 100bps ~ 600bps로 데이터를 통신합니다. 그러나 채택이 지연되면서 Sigfox는 자금난을 겪게 되었습니다. SigFox를 인수한 싱가포르 기반의 UnaBiz는 지난 해 여러 새로운 개발 내용을 발표했습니다.

다행스럽게도 의도적인 사보타주, 우주 쓰레기 또는 방사선 및 지자기 폭풍과 같은 태양 플레어의 전자기적 영향과 관련된 기타 우주 날씨로 인한 대규모 통신 위성 장애는 발생하지 않았기 때문에 이러한 위성에 대한 우리의 과도한 의존도(그리고 오래된 Loran의 폐기)는 의문을 제기하지 않았습니다. 아직은 LoRaWAN의 표준화에서 눈에 띄는 취약점이 드러나지 않았습니다. 그럼에도 불구하고 Sigfox와 같은 우수한 시스템이 경쟁을 제공하면 업계에 도움이 됩니다.