LoRa - 1. LoRa 기초 개념 익히기 (1-2. LoRa와 LoRaWAN의 차이)

🔹 1-2. LoRa와 LoRaWAN의 차이

LoRa와 LoRaWAN은 같은 기술처럼 보이지만, 실제로는 서로 다른 개념입니다.
LoRa는 무선 통신을 위한 물리적 변조 방식이고, LoRaWAN은 LoRa를 활용한 네트워크 프로토콜입니다.

---

📌 LoRa: 물리적 변조 방식

✅ LoRa란?

LoRa(Long Range)는 Semtech사가 개발한 장거리, 저전력 무선 통신 기술입니다.

• 변조 방식: CSS(Chirp Spread Spectrum, 칩 확산 스펙트럼) 사용
• 주요 특징:
  • 장거리 통신(수 km~수십 km)
  • 저전력 소비(배터리로 수년간 사용 가능)
  • 낮은 데이터 전송 속도(0.3~50kbps)

🔹 LoRa는 물리적인 전파 변조 기술로, 데이터를 신호로 변환하여 전송하는 역할만 수행합니다.
🔹 이 기술만으로는 네트워크 기능(주소 지정, 패킷 관리, 데이터 라우팅 등)이 부족합니다.

📌 LoRa의 핵심 기능
✅ 장거리 데이터 전송
✅ 저전력 데이터 송수신
❌ 네트워크 프로토콜 기능 없음 (장치 간 직접 연결만 가능)

---

📌 LoRaWAN: LoRa를 기반으로 한 네트워크 프로토콜

✅ LoRaWAN이란?

LoRaWAN(LoRa Wide Area Network)은 LoRa를 기반으로 한 네트워크 프로토콜입니다.

• LoRa 네트워크를 관리하고, 데이터 라우팅 및 보안을 제공
• 게이트웨이와 네트워크 서버를 통해 인터넷 또는 클라우드와 연결 가능

🔹 LoRaWAN은 LoRa의 한계를 보완하여, 여러 장치가 효율적으로 데이터를 주고받도록 설계된 프로토콜입니다.

---

📌 LoRaWAN의 동작 방식

LoRaWAN은 노드 → 게이트웨이 → 네트워크 서버 → 애플리케이션 서버의 단계를 거쳐 데이터가 전송됩니다.

🔹 LoRaWAN의 주요 구성 요소

구성 요소	역할
노드(Node, End Device)	센서 및 장치 (온도 센서, GPS 트래커, 스마트 미터 등)
게이트웨이(Gateway)	노드에서 수집한 데이터를 LoRaWAN 네트워크로 전달
네트워크 서버(Network Server)	패킷 필터링, 중복 제거, 장치 관리, 보안 기능 제공
애플리케이션 서버(Application Server)	최종 데이터를 가공하여 사용자에게 제공 (예: 클라우드, 대시보드, 분석 툴)

---

✅ LoRaWAN 데이터 흐름

1️⃣ 노드(Node): 온습도 센서, GPS 트래커 등의 장치가 LoRa를 이용해 데이터를 전송
2️⃣ 게이트웨이(Gateway): 노드에서 송신한 데이터를 수집하여 네트워크 서버로 전송
3️⃣ 네트워크 서버(Network Server): 데이터 중복 제거, 인증, 라우팅 관리 수행
4️⃣ 애플리케이션 서버(Application Server): 데이터를 해석하고 사용자에게 전달 (예: 스마트폰 앱, 웹 대시보드)

---

📌 LoRa vs LoRaWAN 비교

구분	LoRa	LoRaWAN
역할	물리적 무선 통신 기술	네트워크 프로토콜
기능	저전력 장거리 데이터 전송	데이터 라우팅, 네트워크 관리, 보안
주요 구성 요소	송신기(노드), 수신기	노드, 게이트웨이, 네트워크 서버, 애플리케이션 서버
연결 방식	1:1 또는 P2P 통신	다수의 장치와 게이트웨이를 통한 네트워크 통신
인터넷 연결	직접 연결 불가	게이트웨이를 통해 인터넷 및 클라우드 연결 가능
보안 기능	기본적인 AES 암호화	장치 인증, 데이터 암호화, 보안 관리 가능

✅ LoRa만으로는 단순한 송수신만 가능하며, 인터넷과의 연결이 불가능합니다.
✅ LoRaWAN을 사용하면 네트워크 기능이 추가되어 IoT 서비스 구축이 가능해집니다.

---

📌 LoRaWAN의 네트워크 아키텍처

LoRaWAN은 스타(Star) 구조를 사용합니다.
즉, 여러 노드가 게이트웨이를 거쳐 네트워크 서버에 연결되며, 최종적으로 데이터를 클라우드에서 관리합니다.

[노드] → [게이트웨이] → [네트워크 서버] → [애플리케이션 서버]

🔹 LoRaWAN 네트워크 구조

+---------------------------------------------------+
|                   애플리케이션 서버                 |
|        (데이터 분석, 대시보드, 클라우드 서비스)       |
+---------------------------------------------------+
                      ▲
                      |
+---------------------------------------------------+
|                 네트워크 서버                      |
|   (보안, 데이터 필터링, 장치 인증, 라우팅)         |
+---------------------------------------------------+
                      ▲
                      |
+---------------------------------------------------+
|                 LoRa 게이트웨이                     |
| (노드에서 데이터를 수집하여 네트워크 서버로 전달)   |
+---------------------------------------------------+
                      ▲
                      |
+---------------------------------------------------+
|                 LoRa 노드(센서)                     |
| (온도 센서, GPS 트래커, 스마트 미터 등)            |
+---------------------------------------------------+

✅ LoRaWAN은 게이트웨이를 통해 데이터가 인터넷 및 클라우드에 연결될 수 있도록 관리합니다.
✅ 여러 노드가 한 개의 게이트웨이와 연결될 수 있어 확장성이 높습니다.

---

📌 LoRaWAN의 주요 장점

1️⃣ 긴 거리 통신: 수 km~수십 km까지 안정적인 네트워크 구축 가능
2️⃣ 다수의 기기 지원: 하나의 게이트웨이가 수천 개의 노드와 연결 가능
3️⃣ 저전력: 배터리 하나로 수년간 사용할 수 있어 유지보수 비용 절감
4️⃣ 보안 기능 강화: AES-128 암호화, 장치 인증 등 보안 기능 제공
5️⃣ 인터넷 연결 가능: 클라우드 서버, IoT 플랫폼과 연동 가능

---

📌 최신 LoRaWAN 동향 (2024년)

📢 1. LoRaWAN 1.1 표준 업데이트

• 보안 강화 (Mutual Authentication, Join Server 도입)
• 모바일 장치 지원 확대 (로밍 기능 개선)

📢 2. LoRaWAN 기반 스마트 시티 확장

• 공공시설 모니터링 (스마트 가로등, 쓰레기통 센서)
• IoT 기반 스마트 농업 및 환경 모니터링 시스템 증가

📢 3. LoRaWAN 위성 네트워크 (SatIoT) 실험 중

• LoRaWAN이 위성을 통해 더욱 넓은 지역을 커버할 수 있도록 연구 진행

---

🎯 정리

✔ LoRa는 단순한 물리적 변조 방식으로, 1:1 통신만 가능
✔ LoRaWAN은 LoRa를 기반으로 한 네트워크 프로토콜로, 인터넷 연결과 데이터 관리 기능을 제공
✔ LoRaWAN의 동작 방식은 노드 → 게이트웨이 → 네트워크 서버 → 애플리케이션 서버를 통해 데이터를 전달하는 구조
✔ LoRaWAN은 스마트 시티, 농업, 환경 모니터링 등 IoT 서비스에서 핵심 기술로 활용 중