편집자: Ulink Media
2021년 하반기, 영국의 우주 스타트업 SpaceLacuna는 네덜란드 드윙겔루에 있는 전파 망원경을 사용하여 달에서 LoRa 신호를 반사시켰습니다. 이는 데이터 수집 품질 측면에서 확실히 인상적인 실험이었는데, 메시지 중 하나에는 완전한 LoRaWAN® 프레임이 포함되어 있었기 때문입니다.
라쿠나 스피드(Lacuna Speed)는 셈텍(Semtech)의 LoRa 장비와 지상 기반 무선 주파수 기술이 통합된 센서로부터 정보를 수신하기 위해 저궤도 위성들을 사용합니다. 이 위성은 100분마다 500km 고도에서 지구 극지방 위를 맴돌며, 지구가 자전함에 따라 위성들은 지구를 덮습니다. 위성은 LoRaWAN을 사용하여 배터리 수명을 절약하고, 메시지는 지상국 네트워크를 통과할 때까지 잠시 저장됩니다. 이후 데이터는 지상 네트워크의 애플리케이션으로 전송되거나 웹 기반 애플리케이션에서 확인할 수 있습니다.
이번에 라쿠나 스피드가 보낸 LoRa 신호는 2.44초간 지속되었고, 동일한 칩에서 수신되었으며, 전파 거리는 약 730,360km로, 지금까지의 LoRa 메시지 전송 거리 중 가장 길었을 가능성이 있습니다.
LoRa 기술 기반 위성-지상 통신 분야에서는 2018년 2월 TTN(TheThings Network) 컨퍼런스에서 획기적인 성과가 도출되었으며, 이는 위성 사물 인터넷(IoT)에 LoRa가 적용될 가능성을 입증했습니다. 실시간 시연에서 수신기는 저궤도 위성으로부터 LoRa 신호를 수신했습니다.
오늘날 LoRa나 NB-IoT와 같은 기존의 저전력 장거리 IoT 기술을 활용하여 IoT 기기와 전 세계 궤도에 있는 위성 간의 직접 통신을 제공하는 것은 저전력 WAN 시장의 일부로 간주될 수 있습니다. 이러한 기술은 상업적 가치가 널리 인정되기 전까지는 흥미로운 응용 분야입니다.
Semtech, IoT 연결 시장 격차 해소 위해 LR-FHSS 출시
Semtech는 지난 몇 년 동안 LR-FHSS에 대해 작업해 왔으며 2021년 말에 LoRa 플랫폼에 LR-FHSS 지원을 추가한다고 공식 발표했습니다.
LR-FHSS는 LongRange(주파수 도약 확산 스펙트럼)라고 합니다. LoRa와 마찬가지로, 감도, 대역폭 지원 등 LoRa와 거의 동일한 성능을 가진 물리 계층 변조 기술입니다.
LR-FHSS는 이론적으로 수백만 개의 엔드 노드를 지원할 수 있어 네트워크 용량을 크게 증가시키고, 이전에 LoRaWAN의 성장을 저해했던 채널 혼잡 문제를 해결합니다. 또한, LR-FHSS는 높은 간섭 방지 기능을 갖추고 있으며, 스펙트럼 효율을 향상시켜 패킷 충돌을 완화하고, 상향링크 주파수 도약 변조 기능을 제공합니다.
LR-FHSS가 통합됨에 따라 LoRa는 고밀도 단말과 대용량 데이터 패킷을 사용하는 애플리케이션에 더욱 적합합니다. 따라서 LR-FHSS 기능이 통합된 LoRa 위성 프로그램은 다음과 같은 여러 가지 장점을 제공합니다.
1. LoRa 네트워크의 10배에 달하는 단말 용량에 접근할 수 있습니다.
2. 전송 거리가 길어 600~1600km에 달합니다.
3. 더욱 강력한 간섭 방지
4. 관리 및 배포 비용을 포함한 비용이 절감되었습니다(추가 하드웨어를 개발할 필요가 없고 자체 위성 통신 기능을 사용할 수 있음).
Semtech의 LoRaSX1261, SX1262 트랜시버, LoRaEdgeTM 플랫폼, 그리고 V2.1 게이트웨이 참조 설계는 이미 lr-fhss에서 지원됩니다. 따라서 실제 적용 시 LoRa 단말과 게이트웨이의 소프트웨어 업그레이드 및 교체를 통해 네트워크 용량과 간섭 방지 기능을 향상시킬 수 있습니다. V2.1 게이트웨이가 구축된 LoRaWAN 네트워크의 경우, 운영자는 간단한 게이트웨이 펌웨어 업그레이드를 통해 새로운 기능을 활성화할 수 있습니다.
통합 LR – FHSS
LoRa, 앱 포트폴리오 확장 지속
사물인터넷(IoT) 시장조사기관인 버그인사이트(BergInsight)가 위성 IoT 연구 보고서를 발표했습니다. 데이터에 따르면 코로나19의 악영향에도 불구하고 2020년 전 세계 위성 IoT 사용자 수는 340만 명으로 증가했습니다. 전 세계 위성 IoT 사용자는 향후 몇 년간 연평균 35.8% 성장하여 2025년에는 1,570만 명에 이를 것으로 예상됩니다.
현재 전 세계 지역 중 불과 10%만이 위성 통신 서비스를 이용할 수 있으며, 이는 위성 IoT 개발을 위한 광범위한 시장 공간과 저전력 위성 IoT에 대한 기회를 제공합니다.
LR-FHSS는 LoRa의 전 세계적 확산을 촉진할 것입니다. LoRa 플랫폼에 LR-FHSS 지원 기능이 추가되면 원격 지역에 더욱 비용 효율적인 유비쿼터스 연결을 제공할 수 있을 뿐만 아니라, 인구 밀도가 높은 지역에 대규모 IoT를 구축하는 데 중요한 진전을 이룰 것입니다. 이는 LoRa의 전 세계적 확산을 더욱 촉진하고 혁신적인 애플리케이션을 더욱 확대할 것입니다.
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위성 IoT 서비스 지원
LR-FHSS는 위성을 전 세계의 광활한 외딴 지역에 연결하여 네트워크 커버리지가 부족한 지역의 위치 추적 및 데이터 전송 요구를 지원합니다. LoRa의 활용 사례로는 야생 동물 추적, 해상 선박의 컨테이너 위치 추적, 목초지 내 가축 위치 추적, 작물 수확량 증대를 위한 지능형 농업 솔루션, 그리고 공급망 효율성 향상을 위한 글로벌 유통 자산 추적 등이 있습니다.
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더 빈번한 데이터 교환 지원
물류 및 자산 추적, 스마트 빌딩 및 공원, 스마트 홈, 스마트 커뮤니티와 같은 기존 LoRa 애플리케이션에서는 신호 길이가 길어지고 신호 교환이 빈번해짐에 따라 무선으로 LoRa 변조 세마포어의 수가 크게 증가할 것입니다. LoRaWAN 개발 과정에서 발생하는 채널 혼잡 문제는 LoRa 단말기를 업그레이드하고 게이트웨이를 교체함으로써 해결할 수 있습니다.
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실내 깊이 범위 향상
LR-FHSS는 네트워크 용량 확장 외에도 동일 네트워크 인프라 내에서 더 깊은 실내 엔드 노드를 지원하여 대규모 IoT 프로젝트의 확장성을 향상시킵니다. 예를 들어 LoRa는 글로벌 스마트 미터 시장에서 가장 선호되는 기술이며, 향상된 실내 커버리지는 LoRa의 입지를 더욱 강화할 것입니다.
저전력 위성 사물 인터넷에 참여하는 플레이어 증가
해외 LoRa 위성 프로젝트 계속 등장
맥킨지는 우주 기반 IoT 시장이 2025년까지 5,600억 달러에서 8,500억 달러 규모에 이를 것으로 예측했는데, 이것이 바로 많은 기업들이 이 시장을 노리는 주된 이유일 것입니다. 현재 수십 개에 달하는 제조업체들이 위성 IoT 네트워킹 계획을 제안했습니다.
해외 시장의 관점에서 위성 IoT는 IoT 시장의 중요한 혁신 영역입니다. 저전력 위성 사물 인터넷의 일부인 LoRa는 해외 시장에서 다양한 용도로 활용되고 있습니다.
2019년, 스페이스 라쿠나(Space Lacuna)와 미로미코(Miromico)는 LoRa 위성 IoT 프로젝트의 상업적 시험을 시작했으며, 이 프로젝트는 이듬해 농업, 환경 모니터링, 자산 추적 등에 성공적으로 적용되었습니다. LoRaWAN을 사용하면 배터리 구동 IoT 기기의 수명을 연장하고 운영 및 유지보수 비용을 절감할 수 있습니다.
IRNAS는 Space Lacuna와 협력하여 LoRaWAN 기술의 새로운 활용 방안을 모색하고 있습니다. 여기에는 LoRaWAN 네트워크를 사용하여 남극의 야생 동물을 추적하고 해양 환경에 고밀도 센서 네트워크를 구축하여 계류 애플리케이션과 래프팅을 지원하는 것이 포함됩니다.
스웜(스페이스 X에 인수됨)은 셈텍(Semtech)의 LoRa 장치를 자사 연결 솔루션에 통합하여 저궤도 위성 간 양방향 통신을 가능하게 했습니다. 물류, 농업, 커넥티드 카, 에너지 등 다양한 분야에서 스웜의 새로운 사물 인터넷(IoT) 활용 시나리오를 제시했습니다.
Inmarsat은 Actility와 협력하여 Inmarsat LoRaWAN 네트워크를 구성했습니다. 이 플랫폼은 Inmarsat ELERA 백본 네트워크를 기반으로 하며 농업, 전력, 석유 및 가스, 광업, 물류를 포함한 분야의 IoT 고객에게 다양한 솔루션을 제공합니다.
결국
해외 시장 전반에 걸쳐 이 프로젝트의 성숙한 응용 프로그램이 많이 있습니다. Omnispace, EchoStarMobile, Lunark 등 여러 기업이 LoRaWAN 네트워크를 활용하여 더 저렴한 비용으로 더 큰 용량과 더 넓은 커버리지를 갖춘 IoT 서비스를 제공하고자 노력하고 있습니다.
LoRa 기술은 기존 인터넷 서비스가 부족한 농촌 지역과 해양 지역의 격차를 메우는 데에도 사용될 수 있지만, '사물 인터넷'을 구현하는 좋은 방법입니다.
그러나 국내 시장의 관점에서 볼 때, LoRa의 이러한 발전은 아직 초기 단계에 있습니다. 해외와 비교했을 때, LoRa는 더 많은 어려움에 직면해 있습니다. 수요 측면에서는 인마샛 네트워크 커버리지가 이미 매우 양호하고 양방향 데이터 전송이 가능하기 때문에 경쟁력이 부족합니다. 적용 측면에서는 중국이 아직 상대적으로 제한적이며, 주로 컨테이너 프로젝트에 집중하고 있습니다. 이러한 이유로 국내 위성 기업들이 LR-FHSS 적용을 추진하기는 어렵습니다. 자본 측면에서도 이러한 유형의 프로젝트는 불확실성이 크고, 프로젝트 규모가 작거나 많으며, 주기가 길어 자본 투입에 크게 의존합니다.
게시 시간: 2022년 4월 18일