LoRa - 1. LoRa 기초 개념 익히기 (1-3. LoRa의 주요 특징)

🔹 1-3. LoRa의 주요 특징

LoRa(Long Range)는 장거리 무선 통신, 저전력, 저속 데이터 전송을 특징으로 하는 IoT(사물인터넷)용 무선 통신 기술입니다.
LoRa의 특성상 센서 네트워크, 스마트 시티, 산업 자동화, 환경 모니터링 등 넓은 범위에서 적은 전력으로 데이터를 주고받아야 하는 서비스에 적합합니다.

이 섹션에서는 LoRa의 주요 특징을 주파수 대역, 데이터 전송 속도, 전력 소비, 네트워크 구조를 중심으로 설명하겠습니다.

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📌 1. 주파수 대역 (ISM Band, 비면허 대역)

LoRa는 ISM(Industrial, Scientific, and Medical) 대역에서 동작하며, 전 세계적으로 비면허(무료) 주파수 대역을 사용합니다.
즉, Wi-Fi나 Bluetooth처럼 면허 없이 누구나 사용할 수 있는 주파수입니다.

📢 ISM 대역이란?
산업, 과학, 의료(Industrial, Scientific, Medical) 용도로 사용하도록 지정된 무료 무선 주파수 대역입니다.
LoRa뿐만 아니라 Wi-Fi, Bluetooth, RFID, 무선 센서 네트워크에서도 사용됩니다.

🔹 국가별 LoRa 주파수 대역 (ISM Band)

🌍 국가/지역	📡 주파수 대역 (MHz)
🇰🇷 한국	920~923 MHz
🇪🇺 유럽	863~870 MHz
🇺🇸 미국	902~928 MHz
🇯🇵 일본	920~928 MHz
🇮🇳 인도	865~867 MHz
🇦🇺 호주	915~928 MHz

✅ LoRa는 국가별로 주파수 대역이 다르므로, 각 국가의 규정을 준수해야 합니다.
✅ 한국에서는 920~923MHz 대역을 사용하며, 유럽(868MHz)과 미국(915MHz)과 다릅니다.

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📌 2. 데이터 전송 속도 (bps~kbps)

LoRa는 낮은 데이터 속도(Low Data Rate) 특성을 가지고 있습니다.

• 최소: 0.3 bps (초저속)
• 최대: 50 kbps
• 일반적인 범위: 300 bps ~ 11 kbps

📢 데이터 속도는 왜 낮을까?
1️⃣ 장거리 전송을 위해 신호 확산(Chirp Spread Spectrum, CSS) 기술을 사용
2️⃣ 신호 감도를 높여서 원거리에서도 패킷 손실 없이 데이터를 전송
3️⃣ 주기적으로 작은 데이터를 전송하는 IoT 센서 네트워크에 적합

✅ Wi-Fi, LTE보다 속도는 느리지만, 먼 거리에서 신호 손실 없이 전송 가능
✅ 센서 데이터(온도, 습도, 미세먼지, GPS 좌표 등)와 같은 소량의 데이터를 전송하는 IoT 서비스에 적합

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📌 3. 소비 전력 및 배터리 수명

LoRa는 초저전력(ultra low-power) 특성을 가지며, 배터리 하나로 5~10년 동안 사용할 수 있습니다.
이는 LoRa가 낮은 데이터 속도로, 주기적으로 데이터를 송수신하는 구조이기 때문입니다.

📢 LoRa 장치의 전력 소비 모드

모드	설명	소비 전력
전송(TX) 모드	데이터를 송신할 때	10~50mA
수신(RX) 모드	데이터를 수신할 때	10~20mA
대기(Idle) 모드	아무 작업도 하지 않을 때	1~5mA
절전(Deep Sleep) 모드	저전력 절전 상태	1μA (마이크로암페어) 수준

✅ 배터리 하나로 5~10년 동안 동작 가능 (환경 및 설정에 따라 다름)
✅ Wi-Fi, LTE보다 훨씬 낮은 전력 소비로, 배터리 유지 비용 절감
✅ 센서 네트워크, 스마트 시티 인프라(가로등, 스마트 미터링)와 같은 지속적인 운영이 필요한 서비스에 적합

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📌 4. 스타(Star) 네트워크 구조

LoRa는 스타(Star) 네트워크 구조를 사용합니다.
즉, 여러 개의 노드(센서 장치)가 하나의 LoRa 게이트웨이를 통해 네트워크 서버와 연결됩니다.

🔹 LoRa 네트워크 구조

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

📢 스타 네트워크 구조란?

• 다수의 노드가 하나의 중앙 장치(게이트웨이)에 연결되는 방식
• Wi-Fi와 유사한 방식이지만, LoRa는 훨씬 더 넓은 범위를 커버 가능

🔹 LoRa vs LoRaWAN 네트워크 차이

네트워크 유형	설명
LoRa (P2P 통신)	노드 간 직접 통신 (단거리)
LoRaWAN (스타 네트워크)	게이트웨이를 통해 인터넷과 연결 (장거리)

✅ 스타 네트워크 구조를 사용하면, 하나의 게이트웨이가 수천 개의 노드를 관리 가능
✅ 게이트웨이는 유선 인터넷, 4G/5G 백홀(Backhaul)과 연결하여 데이터를 클라우드로 전송

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📌 정리 (LoRa의 주요 특징 요약)

특징	설명
주파수 대역	ISM(비면허) 대역 사용 (국가별 차이 있음, 한국은 920~923MHz)
데이터 속도	0.3 bps ~ 50 kbps (낮은 속도, 장거리 전송 최적화)
전력 소비	초저전력 (배터리로 5~10년 사용 가능)
네트워크 구조	스타(Star) 네트워크 (게이트웨이를 통한 데이터 수집 및 전송)

✅ LoRa는 장거리 통신을 가능하게 하면서도 배터리 소모가 매우 적음
✅ Wi-Fi, LTE보다 속도는 낮지만, 넓은 지역을 커버할 수 있어 IoT 서비스에 최적화됨
✅ 게이트웨이를 활용한 스타 네트워크 구조를 사용하여 수많은 IoT 장치를 효율적으로 연결 가능