LoRa / 로라망이란

메이커 2018-09-28 (금) 08:53 4개월전 515  

무선통신이란 무엇일까?

통신이라는 것은 사람과 사람을 연결해주는 수단으로 많이 사랑받아 왔습니다. 

멀리 떨어져있는 사람에게 신호를 전송해주는 무선통신은 1) 변조, 2) 송신, 3) 복조라는 3단계로 쉽게 생각해볼 수 있습니다. 

내가 전송하고 싶은 음성 및 영상 데이터를 전송에 유리한 신호로 바꾸는 과정을 변조(modulation)이라고 하며, 

높은 주파수의 전기적 신호를 전자파로 바꾸어 보내는 송신 단계를 거치면, 

복조(demodulation)이라는 단계를 통해 전자파로 받은 신호를 원래의 음성 및 영상 데이터로 복구합니다.


어떻게 데이터가 보이지 않는 공간을 진행할 수 있을까 궁금하지 않을 수 없습니다. 


사람과 사람이 서로에게 신호를 줄 때, 1) 공기를 진동해서 음성을 전달하는 방법과 2) 불빛을 이용하는 방법 등이 있습니다. 

첫번째 방법은 소위 사람간의 대화라고 생각할 수 있고, 두번째 방법은 항구에서 이정표가 되는 등대를 떠올릴 수 있습니다. 

이런 방법을 사용하다가, 맥스웰/헤르츠와 같은 과학자들이 전자파에 대해서 연구를 진행하고, 모스 부호를 고안한 모스와 이탈리아의 마르코니에 의해서 전선이 없이 전자파를 이용한 신호를 주고 받기 시작합니다. 

이것이 무선통신의 시초라고 볼 수 있습니다. 불과 100년 남짓된 이 기술은 현재의 초고속인터넷과 사물인터넷에 비약적인 발전을 이끌게 되었습니다. 

 

LoRa란?

LoRa는 Long Range의 약자로, 가늘고 길게 전송하는 통신 방법이라고 볼 수 있습니다. LoRa는 블루투스, 지그비와 비슷한 무선통신 방식인데, 차원이 다른 거리까지 데이터를 보냅니다. 최대 10km까지 데이터를 전송할 수 있다고 합니다. 

하지만, 가늘고 길게 전송하는 특성으로 유튜브 영상을 스트리밍하는 것은 불가능하고, 온도/습도와 같은 센서 데이터와 같이 크지 않은 데이터 전송에 적합합니다. 이로 인해, LoRa와 사물인터넷은 뗄레야 뗄 수 없는 사이가 되었죠. 


로라는 유럽 통신사를 중심으로 한 다국적 기업 협의체인 로라 얼라이언스(LoRa Alliance)를 중심으로 기술 개발 및 보급이 활발히 이뤄지고 있습니다. IBM, 시스코, 보쉬 등 유수 IT 기업이 참여해 기술 개발을 주도하고 있으며, 국내에서는 SK텔레콤이 로라얼라이언스에 참여했습니다.  

 

최근에는 로라를 이용한 스타트업들도 많아지고 있는 추세인데, 게이트웨이를 사용해야하기에 인프라 구축에 비용이 든다는 문제가 있습니다. 이를 해결하기 위해서, 메카솔루션과 코드주가 국내 통신법에 맞고 아두이노에서 쉽게 사용할 수 있는 로라 쉴드를 개발하고 유통하게 되었습니다. 

 

로라를 내 곁에

 

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위 제품을 사용하기 위해서는 라이브러리를 다운받아야 합니다. 라이브러리는 다음의 링크에서 다운로드 받을 수 있습니다. 

제품 구매는 메카솔루션에서 가능합니다 (www.mechasolution.com)


로라 쉴드는 다음과 같이 구성되어 있습니다. 


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1) 5V : 로라 아두이노 쉴드는 동작을 위해 아두이노 보드로부터 5V 전원을 공급 받습니다.

2) GND : 그라운드 연결핀을 아두이노 GND와 연결 합니다.

3) 로라 TX/RX : 로라 TX 핀은 아두이노의 RX(0번핀)에 로라 RX 핀은 아두이노 TX(1번핀)에 각각 연결 합니다.

4) 로라 안테나 : 로라 아두이노 쉴드에 포함된 안테나를 연결 합니다.

5) 로라 리셋버튼 : 버튼을 누르면 로라 아두이노 쉴드만 리셋 합니다.

6) 디버그 TX/RX/GND : 로라 아두이노 쉴드를 연결하게 되면 아두이노 시리얼 모니터를 사용할 수 없습니다. 별도의 USB to Serial 제품을 연결해서 디버그 용도로 사용해야 합니다. 아두이노 쉴드를 테스트 할때 아래 경로의 제품을 구입해서 사용하였습니다. 

http://mechasolution.com/shop/goods/goods_view.php?goodsno=537974&category=

 

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로라 쉴드의 스펙은 다음과 같습니다. 

 

 

 

주파수

8 Channel (921.9, 922.1, 922.3, 922.5, 922.7, 922.9,

923.1, 923.3 MHz)

LBT(Listen Before Talk)

Enabled

암호화

AES128 (ARM Mbed TLS built-in)

송신출력

0 ~ 14 dBm

수신감도

-135.5 dBm (SF=12, 125 kHz bandwidth)

인터페이스

UART

인터페이스 속도

115200 bps

운영모드

AT Commands

소비전류

TX: 47 mA, RX: 21.5 mA

사이즈

52.0 × 51.0 × 20.0mm

(LoRa Module only : 28.0 × 36.0 × 1.04 mm)

전원

5 V

동작 온도

-40 ~ 85

보관 온도

-40 ~ 85

통신거리

최대 10Km

MCU & LoRa RF

Murata CMWX1ZZABZ-078 /

FCC certificated(FCC ID: VPYCMABZ)

 

 

 

안테나를 사용했을 때와 사용하지 않았을 때의 데이터 전송 거리는 많이 차이가 나겠죠? 

 

안테나는 기본적으로 제공됩니다. 

 

868MHz 915MHz FPC Antenna

 

Description:

Frequency range 824M-960MHz

Gain: 3dbi ± 0.7dbi

Standing wave ratio: <= 2

Impedance: 50ohm

Connector Model: IPX13

Length: 12CM

Size: 35MM * 12MM

 

 


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