편집: Ulink Media
2021년 하반기에 영국 우주 스타트업 스페이스라쿠나는 네덜란드 드빙겔루에 있는 전파 망원경을 이용해 달에서 반사된 LoRa 신호를 수신하는 실험을 처음으로 진행했습니다. 이 실험은 데이터 수집 품질 면에서 매우 인상적이었으며, 수신된 메시지 중 하나에는 완전한 LoRaWAN® 프레임이 포함되어 있기도 했습니다.
Lacuna Speed는 Semtech의 LoRa 장비와 지상 기반 무선 주파수 기술이 통합된 센서로부터 정보를 수신하기 위해 저궤도 위성 세트를 사용합니다. 위성은 100분마다 지구 극지방 상공 500km 고도에서 정지 비행을 합니다. 지구 자전에 따라 위성들은 지구 전체를 커버합니다. 위성은 배터리 수명을 절약하기 위해 LoRaWAN을 사용하며, 메시지는 지상 기지국 네트워크를 통과하기 전까지 짧은 시간 동안 저장됩니다. 그런 다음 데이터는 지상 네트워크의 애플리케이션으로 전송되거나 웹 기반 애플리케이션에서 볼 수 있습니다.
이번에 라쿠나 스피드가 보낸 LoRa 신호는 2.44초 동안 지속되었고, 동일한 칩에 수신되었으며, 전파 거리는 약 730,360km에 달해 지금까지 LoRa 메시지 전송 중 가장 긴 거리일 가능성이 있습니다.
LoRa 기술 기반 위성-지상 통신 분야에서 중요한 진전이 이루어졌습니다. 2018년 2월 TTN(TheThings Network) 컨퍼런스에서 LoRa 기술이 위성 사물인터넷에 적용될 수 있음을 입증한 것입니다. 실시간 시연에서 수신기가 저궤도 위성에서 송출되는 LoRa 신호를 수신했습니다.
오늘날 LoRa 또는 NB-IoT와 같은 기존의 저전력 장거리 IoT 기술을 활용하여 IoT 장치와 지구 궤도상의 위성 간 직접 통신을 제공하는 것은 저전력 WAN 시장의 일부로 간주될 수 있습니다. 이러한 기술은 상업적 가치가 널리 인정될 때까지는 흥미로운 응용 분야입니다.
Semtech은 IoT 연결 시장의 공백을 메우기 위해 LR-FHSS를 출시했습니다.
Semtech는 지난 몇 년간 LR-FHSS 개발에 힘써왔으며, 2021년 말에 LoRa 플랫폼에 LR-FHSS 지원을 추가했다고 공식 발표했습니다.
LR-FHSS는 LongRange – Frequency Hopping SpreadSpectrum의 약자입니다. LoRa와 마찬가지로 물리 계층 변조 기술이며, 감도, 대역폭 지원 등 대부분의 성능이 LoRa와 유사합니다.
LR-FHSS는 이론적으로 수백만 개의 종단 노드를 지원할 수 있어 네트워크 용량을 크게 늘리고 기존 LoRaWAN의 성장을 제한했던 채널 혼잡 문제를 해결합니다. 또한 LR-FHSS는 높은 항간섭성을 가지며, 스펙트럼 효율을 향상시켜 패킷 충돌을 완화하고, 업링크 주파수 도약 변조 기능을 제공합니다.
LR-FHSS 기술이 통합됨에 따라 LoRa는 단말기 밀집도 및 대용량 데이터 패킷을 사용하는 애플리케이션에 더욱 적합해졌습니다. 따라서 LR-FHSS 기능이 통합된 LoRa 위성 프로그램은 다음과 같은 여러 가지 장점을 제공합니다.
1. LoRa 네트워크보다 10배 더 높은 단말 용량을 활용할 수 있습니다.
2. 전송 거리가 더 길어져 최대 600~1600km까지 가능합니다.
3. 더욱 강력한 간섭 방지 기능;
4. 관리 및 구축 비용을 포함한 비용 절감이 이루어졌습니다(추가 하드웨어 개발이 필요 없으며 자체 위성 통신 기능을 갖추고 있습니다).
Semtech의 LoRaSX1261, SX1262 트랜시버 및 LoRaEdge™ 플랫폼과 V2.1 게이트웨이 레퍼런스 디자인은 이미 lr-fhss에서 지원됩니다. 따라서 실제 적용 사례에서는 LoRa 단말기와 게이트웨이의 소프트웨어 업그레이드 및 교체를 통해 네트워크 용량과 간섭 방지 기능을 우선적으로 향상시킬 수 있습니다. V2.1 게이트웨이가 이미 구축된 LoRaWAN 네트워크의 경우, 운영자는 간단한 게이트웨이 펌웨어 업그레이드를 통해 새로운 기능을 활성화할 수 있습니다.
통합 LR – FHSS
LoRa는 앱 포트폴리오를 지속적으로 확장하고 있습니다.
사물인터넷(IoT) 시장 조사 기관인 BergInsight는 위성 IoT에 대한 연구 보고서를 발표했습니다. 데이터에 따르면 코로나19의 악영향에도 불구하고 전 세계 위성 IoT 사용자 수는 2020년에 340만 명으로 증가했습니다. 향후 몇 년 동안 전 세계 위성 IoT 사용자 수는 연평균 35.8% 성장하여 2025년에는 1,570만 명에 이를 것으로 예상됩니다.
현재 전 세계 지역의 10%만이 위성 통신 서비스를 이용할 수 있어 위성 IoT 개발을 위한 광범위한 시장 공간이 존재하며, 저전력 위성 IoT에 대한 기회도 제공합니다.
LR-FHSS는 LoRa의 글로벌 보급을 촉진할 것입니다. LoRa 플랫폼에 LR-FHSS 지원이 추가됨으로써 외딴 지역에 더욱 비용 효율적이고 보편적인 연결성을 제공할 뿐만 아니라, 인구 밀집 지역의 대규모 IoT 구축을 향한 중요한 발걸음을 내딛게 될 것입니다. 이는 LoRa의 글로벌 보급을 더욱 촉진하고 혁신적인 응용 분야를 더욱 확장할 것입니다.
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위성 IoT 서비스 지원
LR-FHSS는 위성이 지구의 광활하고 외딴 지역과 연결될 수 있도록 하여 네트워크 커버리지가 없는 지역의 위치 파악 및 데이터 전송 요구를 지원합니다. LoRa의 활용 사례로는 야생 동물 추적, 해상 선박 내 컨테이너 위치 파악, 목초지 내 가축 위치 파악, 작물 수확량 증대를 위한 지능형 농업 솔루션, 공급망 효율성 향상을 위한 글로벌 유통 자산 추적 등이 있습니다.
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보다 빈번한 데이터 교환 지원
물류 및 자산 추적, 스마트 빌딩 및 공원, 스마트 홈, 스마트 커뮤니티와 같은 기존 LoRa 애플리케이션에서는 신호 길이가 길어지고 신호 교환 빈도가 높아짐에 따라 공중에 전송되는 LoRa 변조 신호의 수가 크게 증가합니다. LoRaWAN 개발로 인해 발생하는 채널 혼잡 문제는 LoRa 단말기를 업그레이드하고 게이트웨이를 교체함으로써 해결할 수 있습니다.
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실내 심도 커버리지 향상
LR-FHSS는 네트워크 용량 확장에 더해 동일한 네트워크 인프라 내에서 더 깊은 실내 종단 노드를 구현하여 대규모 IoT 프로젝트의 확장성을 향상시킵니다. 예를 들어 LoRa는 전 세계 스마트 미터 시장에서 선호되는 기술이며, 향상된 실내 커버리지는 LoRa의 입지를 더욱 강화할 것입니다.
저전력 위성 사물 인터넷 시장에 점점 더 많은 업체들이 참여하고 있다
해외 LoRa 위성 프로젝트가 계속해서 등장하고 있습니다.
맥킨지는 우주 기반 IoT 시장이 2025년까지 5,600억 달러에서 8,500억 달러 규모에 이를 것으로 예측했는데, 이는 아마도 많은 기업들이 이 시장에 뛰어드는 주된 이유일 것입니다. 현재 수십 개의 제조업체가 위성 IoT 네트워킹 계획을 제안했습니다.
해외 시장의 관점에서 볼 때, 위성 IoT는 IoT 시장의 중요한 혁신 분야입니다. 저전력 위성 사물 인터넷의 한 분야인 LoRa는 해외 시장에서 다양한 응용 사례를 보여주고 있습니다.
2019년, 스페이스 라쿠나와 미로미코는 로라 위성 IoT 프로젝트의 상용 시험을 시작했으며, 이듬해 농업, 환경 모니터링, 자산 추적 등에 성공적으로 적용되었습니다. 로라WAN을 활용하면 배터리로 작동하는 IoT 기기의 수명을 연장하고 운영 및 유지 관리 비용을 절감할 수 있습니다.
IRNAS는 Space Lacuna와 협력하여 LoRaWAN 기술의 새로운 활용 방안을 모색했습니다. 여기에는 남극의 야생 동물 추적, LoRaWAN 네트워크를 활용한 해양 환경 센서 밀집 네트워크 구축을 통한 계류 및 뗏목 운송 지원 등이 포함됩니다.
스페이스X에 인수된 스웜(Swarm)은 셈텍(Semtech)의 LoRa 장치를 자사의 연결 솔루션에 통합하여 저궤도 위성 간 양방향 통신을 가능하게 했습니다. 이를 통해 물류, 농업, 커넥티드 카, 에너지 등 다양한 분야에서 스웜의 새로운 사물 인터넷(IoT) 활용 시나리오가 열렸습니다.
인마르샛은 액틸리티와 협력하여 인마르샛 ELERA 백본 네트워크를 기반으로 하는 플랫폼인 인마르샛 LoRaWAN 네트워크를 구축했습니다. 이 플랫폼은 농업, 전력, 석유 및 가스, 광업, 물류를 포함한 다양한 분야의 IoT 고객에게 풍부한 솔루션을 제공할 것입니다.
결국
해외 시장에는 이미 많은 성숙한 LoRaWAN 프로젝트 응용 사례가 있을 뿐만 아니라, Omnispace, EchoStarMobile, Lunark 등 여러 기업들이 LoRaWAN 네트워크를 활용하여 더 낮은 비용, 더 큰 용량, 더 넓은 커버리지로 IoT 서비스를 제공하려고 노력하고 있습니다.
LoRa 기술은 기존 인터넷망이 부족한 농촌 지역이나 해양 지역의 인터넷 사각지대를 메우는 데에도 활용될 수 있지만, "만물 인터넷"이라는 개념을 구현하는 데에도 매우 효과적인 기술입니다.
그러나 국내 시장의 관점에서 볼 때, LoRa의 이러한 측면 개발은 아직 초기 단계에 머물러 있습니다. 해외 시장과 비교했을 때, 국내 시장은 여러 어려움에 직면해 있습니다. 수요 측면에서는 인마르샛(Inmarsat) 네트워크의 커버리지가 이미 매우 우수하고 양방향 데이터 전송이 가능하기 때문에 수요가 상대적으로 적습니다. 응용 분야 측면에서도 중국은 컨테이너 프로젝트에 주로 집중되어 있어 아직은 활용도가 제한적입니다. 이러한 이유로 국내 위성 기업들이 LR-FHSS(저속 고속 위성 통신)의 적용을 확대하기는 어렵습니다. 또한 자본 측면에서도 이러한 유형의 프로젝트는 불확실성이 크고 프로젝트 규모가 크거나 작으며 개발 주기가 길기 때문에 자본 투입에 크게 의존합니다.
게시 시간: 2022년 4월 18일