LoRaWAN의 주파수 대역은 무엇인가요?

LoRaWAN과 LoRa는 다음과 같이 널리 사용됩니다. 저전력 광역 네트워크 (LPWAN) 솔루션은 사물 인터넷(IoT) 애플리케이션 구현을 위한 솔루션입니다. 그러나 전 세계적으로 인정받고 있음에도 불구하고 작동 주파수 대역이 서로 다릅니다. 이 기사에서는 이러한 분리 원동력과 주파수 대역 분리의 필요성에 대해 살펴봅니다. 결론에서는 여러 지역에서 운영되는 이러한 주파수 대역 중 일부에 대해 논의할 것입니다. 

LoRa 얼라이언스 및 표준 

우리 모두 알다시피 LoRa 는 LPWAN IoT 애플리케이션에 광범위하게 사용되는 널리 사용되는 무선 변조 방식입니다. 이전 기사에서 LoRa 및 LoRaWAN 네트워크의 다양한 측면에 대해 설명했습니다. 긴 작동 범위와 저전력 소비 장치로 인해 LoRa 및 LoRaWAN 네트워크가 널리 사용되고 있습니다.  

로라와 로라웬은 전 세계 500개 이상의 협력업체와 수많은 네트워크 제공업체를 보유한 로라 얼라이언스 및 표준에 의해 관리되고 규제됩니다. Semtech 는 LoRa 무선 변조 도입을 담당하는 LoRa 얼라이언스의 창립 회사입니다. 이 회사는 대규모 IoT 및 머신 투 머신(M2M) 애플리케이션을 지원합니다. 로라 얼라이언스의 비전은 지속 가능한 IoT를 구현하여 효율성을 극대화하는 것이며, 로라WAN 기술의 글로벌 채택을 통해 대규모 IoT를 실현하는 것을 사명으로 삼고 있습니다. 표준화 외에도 LoRa 얼라이언스는 LoRa 기반 대규모 IoT 애플리케이션을 홍보하고 웨비나 및 화상 회의를 개최하는 역할도 담당하고 있습니다. 이 정보는 다음을 통해 액세스할 수 있습니다. https://lora-alliance.org/about-lora-alliance/# . 

그러나 LoRa 얼라이언스와 같은 연합을 통한 글로벌 통합에도 불구하고 지역마다 LoRa 및 LoRaWAN 애플리케이션의 작동 주파수가 다릅니다. 이러한 차이의 주된 원동력은 가용성과 규제 요건을 충족하기 위해 해당 지역의 네트워크 사업자가 선호하는 방식에 따라 결정됩니다. 

비면허 주파수 스펙트럼의 LoRaWAN 변조 

라이선스 또는 비면허 채널을 사용하는 것은 사설 무선 네트워크를 설계할 때 고려해야 할 가장 중요한 요소 중 하나입니다. 셀룰러 네트워크와 같은 초기 IoT 무선 공동1TP14통신 네트워크의 대부분은 라이선스 스펙트럼에서 작동합니다. 라이선스가 부여된 스펙트럼을 사용하려면 라이선스 비용이 추가로 발생하고 사용자가 스펙트럼을 유연하게 사용할 수 있는 범위가 제한됩니다. 따라서 대부분의 IoT 사용 사례는 비면허 주파수 스펙트럼에 의존합니다. 비면허 주파수 스펙트럼 2.4 GHz 및 5 GHz 밴드 는 Wi-Fi와 블루투스에서 사용됩니다. 게이트웨이의 범위는 몇 미터에 불과하며 이러한 주파수는 매우 혼잡하여 안정성 문제를 일으킬 수 있습니다. 

2.4 GHz 및 5 GHz 대역의 간섭 및 잡음으로 인한 불필요한 제한을 극복하기 위해 LoRaWAN은 169 MHz, 433 MHz, 868 MHz(유럽) 및 915 MHz(북미) 등의 비인가 서브 기가헤르츠 무선 주파수 대역을 사용합니다. 이러한 저주파 대역은 0.3~50kbps의 낮은 데이터 속도를 지원합니다. 서브 기가헤르츠를 사용하면 최대 10km(6마일) 범위까지 멀리 떨어져 있는 장비를 쉽게 연결할 수 있습니다. 라이선스가 없는 서브 기가헤르츠 주파수 스펙트럼을 사용하면 저비용으로 LoRaWAN을 구축할 수 있습니다. 

지역마다 주파수 대역이 다른 이유는 무엇인가요? 

모든 지역에서 모든 채널 폭이 지원되는 것은 아니지만, LoRaWAN은 지역에 따라 125, 250 또는 500kHz의 채널 폭으로 구분되는 경우가 많습니다. 이렇게 구분하는 주된 이유는 지역에 따라 해결해야 하는 규제 요건 때문입니다. 

이러한 서로 다른 주파수 할당은 2021년 5월에 릴리스된 LoRaWAN 지역 파라미터 RP2-1.0.3에 설명되어 있습니다. 그러나 서로 다른 작동 주파수를 사용하더라도 모든 지역에 대한 LoRaWAN 프로토콜 사양은 그대로 유지됩니다. 다음 섹션에서 이러한 다양한 주파수 대역에 대해 자세히 설명합니다. 

다양한 지역의 LoRaWAN 주파수 대역 

이제 지역별로 LoRaWAN 애플리케이션에 대한 다양한 주파수 할당에 대해 설명하겠습니다. 다음은 할당에 대한 지역별 summary입니다. 

*EIRP: 유효 등방성 정격 전력 

위의 summary의 주요 지역 매개변수 몇 가지를 살펴보겠습니다. 

1. EU863-870 밴드 

이는 바레인과 같은 유럽 외 국가를 포함한 모든 유럽 국가에서 사용되는 ETSI [EN300.220] 표준에 의해 정의된 지역에 적용됩니다. 또한 알바니아와 같은 국가는 약간 다른 주파수 범위(863-873 MHz)를 사용합니다.  

EU863-870 대역에는 3개의 기본 채널과 CFlist에 정의된 5개의 선택 채널이 있는 16개의 채널이 있습니다. 이 주파수 대역에서 다음 세 개의 기본 채널은 최종 디바이스에서 가입 요청 메시지를 브로드캐스트하는 데 사용되므로 필수 채널입니다: 

• 868.10 MHz 채널 
• 868.30 MHz 채널 
• 868.50 MHz 채널 

EU863-870 대역이 지원하는 데이터 속도를 고려할 때, 모든 최종 디바이스는 네트워크에서 다음 데이터 속도 옵션을 지원해야 합니다. 

• DR0 - DR5: LoRaWAN 인증을 획득하기 위해 지원되는 최소 데이터 전송률 세트입니다. 
• DR0 - DR7 
• DR0 - DR11: 모든 데이터 전송률은 최종 장치에서 구현됩니다. 

이 데이터 전송률에 따라 다양한 데이터 전송률에 대한 최대 애플리케이션 페이로드 크기가 있습니다. 다음과 같이 나열되어 있습니다: 

2. US902-928 산업, 과학 및 의료(ISM) 대역 

이는 902-928을 사용하는 미국, 캐나다 및 기타 모든 국가에 적용됩니다. ISM 밴드. 

대역폭이 125kHz인 업스트림 채널 64개와 대역폭이 500kHz인 업스트림 채널 8개가 있습니다. 또한 대역폭이 500kHz인 8개의 다운스트림 채널이 있습니다. EU863-870 대역과 마찬가지로 가입 요청에 사용되는 필수 채널 주파수가 있습니다. 이들은 다음과 같습니다: 

• 업스트림: 64개 채널 - 902.3-914.99 MHz(200kHz 단위) 
• 업스트림: 8채널 - 903.0-914.2 MHz(1.6 MHz 단위) 
• 다운스트림: 8채널 - 923.3-927.5 MHz(600kHz 단위) 

이 대역에서 지원되는 데이터 전송률 옵션은 다음과 같습니다: 

• DR0 - DR4 및 DR8 - DR13: LoRaWAN 인증을 획득하는 데 필요한 최소 데이터 전송률 세트입니다. 
• DR0 - DR13: 모든 데이터 전송률은 최종 장치에서 구현됩니다. 

데이터 속도에 따라 지원되는 최대 페이로드 크기가 있으며, DR15의 경우 최대 242바이트입니다. 

이제 LoRaWAN에 대해 서로 다른 지역에서 사용되는 두 가지 주요 주파수 대역에 대해 논의했으므로 모든 지역에 대한 몇 가지 기본 설정이 있다는 점을 언급할 가치가 있습니다. 모든 대역의 RX1 지연은 1초이고 RX2 지연은 2초입니다. 또한 조인 수락 1 지연은 5초이고 조인 수락 2 지연은 6초입니다. 다른 대역에 대한 자세한 정보는 다음을 통해 확인할 수 있습니다. https://lora-alliance.org/resource_hub/lorawan-regional-parameters-v1-1ra/ . 

결론 

이 기사에서는 LoRaWAN을 위한 다양한 주파수 대역의 필요성과 특히 비면허 주파수 스펙트럼이 LoRaWAN에 사용되는 이유에 대해 간략하게 설명했습니다. 결론적으로, 가용성 및 규제에 따라 지역마다 다른 주파수 대역이 사용되지만 LoRaWAN은 전 세계적으로 LPWAN 네트워크를 실현하는 데 적합한 후보로 인정받고 있습니다.