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LoRa 네트워크 아키텍처 : LoRaWAN

LoRa 네트워크 아키텍처 : LoRaWAN

LoRa 네트워크는 LoRaWAN 게이트웨이를 통해 엔드 노드에서 필요한 엔티티로 데이터를 라우팅하는 LoRaWAN이라는 통신 네트워크를 사용합니다. LoRaWAN은 또한 LoRaWAN 게이트웨이 및 LoRa 네트워크 서버의 응답을 자세히 설명하여 네트워크를 통해 데이터가 전송되는 방식을 무시합니다.

셀룰러 네트워크에 유선 네트워크 또는 코어 네트워크가있는 것과 같은 방식으로 LoRaWAN이라고도하는 LoRa도 마찬가지입니다.

LoRa 네트워크 아키텍처

LoRa 네트워크는 여러 요소로 구성됩니다.

  • 끝점 : 엔드 포인트는 감지 또는 제어가 수행되는 LoRa 네트워크의 요소입니다. 그들은 일반적으로 멀리 떨어져 있습니다.
  • LoRa 게이트웨이 : 게이트웨이는 LoRa 엔드 포인트에서 통신을 수신 한 다음이를 백홀 시스템으로 전송합니다. LoRa 네트워크의이 부분은 이더넷, 셀룰러 또는 기타 유선 또는 무선 통신 링크 일 수 있습니다. 게이트웨이는 표준 IP 연결을 사용하여 네트워크 서버에 연결됩니다. 이러한 방식으로 데이터는 표준 프로토콜을 사용하지만 공용이든 사설이든 모든 통신 네트워크에 연결할 수 있습니다. LoRa 네트워크와 셀룰러 네트워크의 유사성을 고려할 때 LoRaWAN 게이트웨이는 종종 셀룰러 기지국과 함께 배치 될 수 있습니다. 이러한 방식으로 백홀 네트워크에서 예비 용량을 사용할 수 있습니다.
  • LoRa 네트워크 서버 : LoRa 네트워크 서버는 네트워크를 관리하고 기능의 일부로 중복 패킷을 제거하고 승인을 예약하며 데이터 속도를 조정하는 역할을합니다. 배포 및 연결 방법을 고려할 때 LoRa 네트워크를 매우 쉽게 배포 할 수 있습니다.
  • 원격 컴퓨터 : 그런 다음 원격 컴퓨터는 엔드 포인트의 작업을 제어하거나 엔드 포인트에서 데이터를 수집 할 수 있습니다. LoRa 네트워크는 거의 투명합니다.

LoRa 네트워크의 실제 아키텍처와 관련하여 노드는 일반적으로 게이트웨이가 투명한 브리지를 형성하는 스타 오브 스타 토폴로지에 있습니다. 이러한 릴레이 메시지는 최종 장치와 백엔드의 중앙 네트워크 서버 사이에 있습니다.

엔드 포인트 노드와의 통신은 일반적으로 양방향이지만 멀티 캐스트 작업도 지원할 수 있으며 이는 소프트웨어 업그레이드 등과 같은 기능이나 기타 대량 배포 메시지에 유용합니다.

LoRaWAN 엔드 포인트 클래스

LoRa 엔드 포인트에는 다양한 요구 사항이 있습니다. 따라서 LoRaWAN은 세 가지 등급의 엔드 포인트를 지원합니다.

  • 클래스 A-양방향 최종 장치 :LoRaWAN 클래스 A 엔드 포인트 장치는 양방향 통신을 제공합니다. 이를 달성하기 위해 각 엔드 포인트 전송 후에는 두 개의 짧은 다운 링크 수신 창이옵니다. 특정 끝점에 의해 예약 된 전송 슬롯은 끝점의 요구 사항을 기반으로하며 임의 시간 기준을 사용하여 결정된 작은 변동이 있습니다.

    LoRa Class A 작업은 최종 장치가 업 링크 전송을 전송 한 직후 서버에서 다운 링크 통신 만 필요로하는 끝점에 대해 최저 전력 옵션을 제공합니다. 다른 시간에 서버로부터의 다운 링크 통신은 예정된 다음 업 링크 시간까지 대기합니다.

  • 클래스 B-예약 된 수신 슬롯이있는 양방향 최종 장치 :LoRa Class B 장치는 Class A 기능을 제공하며이 외에도 예정된 시간에 추가 수신 창을 엽니 다. 네트워크에서 필요한 동기화를 달성하기 위해 엔드 포인트는 게이트웨이에서 시간 동기화 된 신호를 수신합니다. 이를 통해 서버는 최종 장치가 수신하는시기를 알 수 있습니다.
  • 클래스 C-최대 수신 슬롯이있는 양방향 최종 장치 :LoRa Class C 장치는 거의 연속적으로 열린 수신 창을 제공합니다. 엔드 포인트가 전송 중일 때만 닫힙니다. 이러한 유형의 엔드 포인트는 전송보다는 수신해야하는 많은 양의 데이터가 필요한 경우에 적합합니다.

LoRa 메시징

최종 장치가 LoRaWAN 네트워크를 통해 메시지를 전송하면 범위 내에있는 모든 LoRa 기지국에서 메시지를 수신합니다. 이 기능은 네트워크의 복원력을 향상시켜 성공적으로 수신되는 메시지 수를 향상시킵니다.

한 지역에 LoRa 기지국이 여러 개 있으면 배치 자본 지출이 증가하지만 성능이 향상되고 네트워크를 계획 할 때 성능과 비용간에 균형을 맞춰야합니다.

중복 또는 다중 수신 인스턴스는 LoRa 서버에 의해 네트워크에서 필터링되며 메시지 보안 검사도 제공합니다.

LoRa 서버는 또한 최종 장치에 승인을 보내고 해당 응용 프로그램 서버로 메시지를 보냅니다.

이 모든 것 외에도 LoRa 서버는 최종 장치에 대한 위치 정보를 제공 할 수 있습니다. TDOA라는 기술을 사용하여 도착 시간차가 다른 기지국간에 매우 정확한 시간 동기화가 있기 때문에이를 달성 할 수 있습니다.

LoRa 네트워크가 서로 다른 기지국에 의한 동일한 메시지의 다중 수신을 수용 할 수있는 능력은 노드가 이동하는 경우 기지국 간의 핸드 오버에도 도움이됩니다.

LoRa 네트워크 보안

네트워크 보안 문제는 점점 더 중요 해지고 있습니다. 따라서 LoRa 네트워크는 시스템 중단을 방지하기 위해 높은 수준의 보안이 필요합니다.

LoRa 네트워크에 필요한 보안 수준을 달성하기 위해 여러 계층의 암호화가 사용되었습니다.

  • 고유 한 네트워크 키 (EUI64) 및 네트워크 수준의 보안 보장
  • 고유 애플리케이션 키 (EUI64)는 애플리케이션 수준에서 종단 간 보안을 보장합니다.
  • 장치 별 키 (EUI128)

이러한 암호화 계층을 사용하면 LoRa 네트워크가 충분히 안전하게 유지됩니다.

LoRaWAN 네트워크는 필요한 연결을 제공하여 LoRa 엔드 포인트가 무선 인터페이스를 통해 데이터를 게이트웨이로 전달한 다음 필요한 대상으로 전달할 수 있도록합니다.

무선 및 유선 연결 항목 :
모바일 통신 기본 사항 2G GSM3G UMTS4G LTE5GWiFiIEEE 802.15.4DECT 무선 전화기 NFC- 근거리 무선 통신 네트워킹 기본 사항 CloudEthernet 직렬 데이터 란? USBSigFoxLoRaVoIPSDNNFVSD-WAN
무선 및 유선 연결로 돌아 가기

비디오보기: Which radio module? NRF24, LoRa, CC1101, HC12, 433MHz, HC05 (십일월 2020).