LoRa

LoRa
	SX1278, LoRa 모듈
개발사	Cycleo, Semtech
단자 유형	SPI/I2C
호환 하드웨어	SX1261, SX1262, SX1268, SX1272, SX1276, SX1278
물리적 범위	330 킬로미터 (210 mi) (이상적인 조건). 실제 환경에서는 약 10 킬로미터(6.2 마일)

LoRa(장거리를 뜻하는 "long range"의 약자)는 분산 스펙트럼 변조에 기반한 물리적 독점 무선 통신 기술이다. LoRa는 와이파이나 셀룰러 네트워크와 유사한 무선 신호 기술로 이해할 수 있다.

이 기술은 주로 접근하기 어려운 위치에서 적은 양의 데이터를 드물게 전송해야 하는 애플리케이션에 사용된다.

LoRa는 유럽의 EU433(433.050-434.790 MHz) 또는 EU868(863–870/873 MHz) 면허 불필요 무선주파수 대역, 남아메리카의 AU915/AS923-1(915–928 MHz), 북아메리카의 US915(902–928 MHz), 인도의 IN865(865–867 MHz), 그리고 아시아의 AS923(915–928 MHz) 대역을 사용한다. LoRa는 낮은 전력 소모로 장거리 전송을 가능하게 한다. 이 기술은 물리 계층을 다루며, LoRaWAN과 같은 다른 기술 및 프로토콜이 상위 계층을 담당한다. 확산 계수(Spreading Factor)에 따라 0.3 kbit/s에서 27 kbit/s 사이의 데이터 속도를 달성할 수 있다.

설명

LoRa는 처프 분산 스펙트럼(CSS) 변조와 유사하고 그 파생형인 독점 분산 스펙트럼 변조를 사용한다. 각 심볼은 기본 주파수를 중심으로 대역폭 전체에서 순환 시프트된 처프로 표현된다.

확산 계수(SF)는 5에서 12 사이에서 선택 가능한 무선 매개변수이며 심볼당 전송되는 비트 수를 나타내고, 추가로 정보가 시간에 따라 얼마나 분산되는지를 결정한다. 중심 주파수 주변의 대역폭 전반에 걸쳐 순환 시프트된 처프의 서로 다른 초기 주파수는 $M = 2^{S F}$ 개 존재한다.

심볼 속도는 $R_{s} = B / M$ 에 의해 결정된다. LoRa는 SF(즉, 사용되는 확산 정도)를 선택함으로써 데이터 속도와 감도 사이의 트레이드오프를 수행할 수 있다(고정 채널 대역폭 $B$ 가정). 낮은 SF는 더 높은 데이터 속도와 더 나쁜 감도에 해당하며, 높은 SF는 더 좋은 감도와 더 낮은 데이터 속도를 의미한다. 낮은 SF와 비교하여 더 높은 SF로 동일한 양의 데이터를 전송하면 더 긴 전송 시간이 필요한데, 이를 공중 점유 시간(time-on-air)이라고 한다. 공중 점유 시간이 길어질수록 모뎀은 더 긴 시간 동안 전송하게 되어 에너지를 더 많이 소비한다.

일반적인 LoRa 모뎀은 최대 +22 dBm의 전송 전력을 지원한다. 하지만 각 국가의 규정에 따라 허용되는 전송 전력이 추가로 제한될 수 있다. 전송 전력이 높을수록 수신 측의 신호 전력이 높아져 링크 버짓이 향상되지만, 에너지를 더 많이 소모한다는 단점이 있다. 에너지 소비, 통신 거리, 매체 접근 효율성과 관련하여 LoRa 성능을 측정한 연구들이 존재한다. LoRa 개발 포털에 따르면, LoRa가 제공하는 도달 거리는 도시 지역에서는 최대 3 마일 (4.8 km), 농촌 지역에서는 최대 10 마일 (16 km) 이상(가시선 기준)이다.

또한, LoRa는 간섭에 대한 복원력을 높이기 위해 순방향 오류 정정 코딩을 사용한다. LoRa의 긴 도달 거리는 약 155 dB에서 170 dB에 달하는 높은 무선 링크 버짓을 특징으로 한다.

응용 분야

LoRa 응용 분야:

Meshtastic — LoRa 플러드 메시징을 사용하는 오픈 소스 메시 네트워크 프로토콜
MeshCore — 메시타스틱보다 구조화된 라우팅과 함께 LoRa를 사용하는 오픈 소스 메시 네트워크 프로토콜
LoRaWAN — 배터리로 작동하는 장치를 인터넷에 무선으로 연결하는 저전력 광역 네트워크(LPWAN) 프로토콜. LoRa를 사용한다.
- Helium Network — 블록체인 기술과 결합된 LoRaWAN 프로토콜
ExpressLRS — LoRa를 사용하는 오픈 소스 UAV 원격 제어 프로토콜, FPV 드론에 널리 사용됨
Amazon Sidewalk — 아마존에서 개발한 메시 무선 네트워크. 장거리 통신을 위해 LoRa를 사용함

같이 보기

DASH7 – LoRa의 대중적인 개방형 대안
IEEE 802.11ah – 비독점적 저전력 장거리 표준
CC430 – MCU 및 1 GHz 미만 RF 트랜시버 SoC
Narrowband IoT – 협대역 사물인터넷
LTE Cat M1
MIoTy – 센서 네트워크를 위한 GHz 미만 LPWAN 기술
SCHC – 정적 컨텍스트 헤더 압축
Short-range device

각주

↑ “Range Tests | Meshtastic” (영어). 《meshtastic.org》. 2025년 1월 22일에 확인함.
↑ “What is LoRa?” (영어). 《Semtech》. 2025년 10월 3일에 확인함.
↑ Haxhibeqiri, J.; Van den Abeele, F.; Hoebeke, J.; Moerman, I. (2018). 〈A Survey of LoRaWAN for the Internet of Things〉. 《LoRaWAN for smart city applications》. Springer. 1–25쪽.
↑ “RP002-1.0.3 LoRaWAN Regional Parameters” (PDF). 《lora-alliance.org》. 2021년 6월 9일에 확인함.
↑ Ramon Sanchez-Iborra; Jesus Sanchez-Gomez; Juan Ballesta-Viñas; Maria-Dolores Cano; Antonio F. Skarmeta (2018). “Performance Evaluation of LoRa Considering Scenario Conditions”. 《Sensors》 18 (3): 772. Bibcode:2018Senso..18..772S. doi:10.3390/s18030772. PMC 5876541. PMID 29510524.
↑ Adelantado, Ferran; Vilajosana, Xavier; Tuset-Peiro, Pere; Martinez, Borja; Melia-Segui, Joan; Watteyne, Thomas (2017). “Understanding the Limits of LoRaWAN”. 《IEEE Communications Magazine》 55 (9): 34–40. arXiv:1607.08011. Bibcode:2017IComM..55i..34A. doi:10.1109/mcom.2017.1600613. hdl:10609/93072. ISSN 0163-6804. S2CID 2798291.
1 2 “SX1261/2 Datasheet”. 《Semtech SX1276》. Semtech. 2021년 11월 19일에 확인함.
↑ “LoRa Modulation Basics” (PDF). 《Semtech》. 2019년 7월 18일에 원본 문서 (PDF)에서 보존된 문서. 2020년 2월 5일에 확인함.
↑ M. Chiani; A. Elzanaty (2019). “On the LoRa Modulation for IoT: Waveform Properties and Spectral Analysis”. 《IEEE Internet of Things Journal》 6 (5): 772. arXiv:1906.04256. Bibcode:2019IITJ....6.8463C. doi:10.1109/JIOT.2019.2919151. hdl:10754/655888. S2CID 184486907.
↑ Qoitech. “How Spreading Factor affects LoRaWAN device battery life” (영어). 《The Things Network》. 2020년 2월 25일에 확인함.
↑ J.C. Liando; A. Gamage; A.W. Tengourtius; M. Li (2019). “Known and Unknown Facts of LoRa: Experiences from a Large-Scale Measurement Study”. 《ACM Transactions on Sensor Networks》 15 (2): Article No. 16, pp 1–35. doi:10.1145/3293534. hdl:10356/142869. ISSN 1550-4859. S2CID 53669421.
↑ “What are LoRa® and LoRaWAN®?”. 《LoRa Developer Portal》. 2021년 7월 7일에 확인함.
↑ Mohan, Vivek. “10 Things About LoRaWAN & NB-IoT” (미국 영어). 《blog.semtech.com》. 2019년 2월 18일에 확인함.

추가 읽기

Olivier Bernard André Seller. "Wireless communication method" U.S. Patent No. 9,647,718. 9 September 2015.
Lee, Chang-Jae, Ki-Seon Ryu, and Beum-Joon Kim. "Periodic ranging in a wireless access system for mobile station in sleep mode." U.S. Patent No. 7,194,288. 20 March 2007.
Ghoslya, Sakshama (2019년 4월 17일). “How to generate LoRa Symbols”. 《All About LoRa and LoRaWAN》.
Quigley, Thomas J., and Ted Rabenko. "Latency reduction in a communications system." U.S. Patent No. 7,930,000. 19 April 2011.
Seneviratne, Pradeeka. "Beginning LoRa Radio Networks with Arduino - Build Long Range, Low Power Wireless IoT Networks." Apress, 2019, eBook ISBN 978-1-4842-4357-2, Softcover ISBN 978-1-4842-4356-5, Ed: 1

외부 링크

LoRa Alliance
LoRaWAN Resource Library
LoRa at Semtech
Cycleo website - 웨이백 머신 (보관됨 2011-07-29)

[1] “Range Tests | Meshtastic” (영어). 《meshtastic.org》. 2025년 1월 22일에 확인함.

[2] “What is LoRa?” (영어). 《Semtech》. 2025년 10월 3일에 확인함.

[3] Haxhibeqiri, J.; Van den Abeele, F.; Hoebeke, J.; Moerman, I. (2018). 〈A Survey of LoRaWAN for the Internet of Things〉. 《LoRaWAN for smart city applications》. Springer. 1–25쪽.

[loraWANRegionalParameters-4] “RP002-1.0.3 LoRaWAN Regional Parameters” (PDF). 《lora-alliance.org》. 2021년 6월 9일에 확인함.

[sanchez-5] Ramon Sanchez-Iborra; Jesus Sanchez-Gomez; Juan Ballesta-Viñas; Maria-Dolores Cano; Antonio F. Skarmeta (2018). “Performance Evaluation of LoRa Considering Scenario Conditions”. 《Sensors》 18 (3): 772. Bibcode:2018Senso..18..772S. doi:10.3390/s18030772. PMC 5876541. PMID 29510524.

[6] Adelantado, Ferran; Vilajosana, Xavier; Tuset-Peiro, Pere; Martinez, Borja; Melia-Segui, Joan; Watteyne, Thomas (2017). “Understanding the Limits of LoRaWAN”. 《IEEE Communications Magazine》 55 (9): 34–40. arXiv:1607.08011. Bibcode:2017IComM..55i..34A. doi:10.1109/mcom.2017.1600613. hdl:10609/93072. ISSN 0163-6804. S2CID 2798291.

[:1-7] 1 2 “SX1261/2 Datasheet”. 《Semtech SX1276》. Semtech. 2021년 11월 19일에 확인함.

[modbas-8] “LoRa Modulation Basics” (PDF). 《Semtech》. 2019년 7월 18일에 원본 문서 (PDF)에서 보존된 문서. 2020년 2월 5일에 확인함.

[chel-9] M. Chiani; A. Elzanaty (2019). “On the LoRa Modulation for IoT: Waveform Properties and Spectral Analysis”. 《IEEE Internet of Things Journal》 6 (5): 772. arXiv:1906.04256. Bibcode:2019IITJ....6.8463C. doi:10.1109/JIOT.2019.2919151. hdl:10754/655888. S2CID 184486907.

[10] Qoitech. “How Spreading Factor affects LoRaWAN device battery life” (영어). 《The Things Network》. 2020년 2월 25일에 확인함.

[measurement_studies-11] J.C. Liando; A. Gamage; A.W. Tengourtius; M. Li (2019). “Known and Unknown Facts of LoRa: Experiences from a Large-Scale Measurement Study”. 《ACM Transactions on Sensor Networks》 15 (2): Article No. 16, pp 1–35. doi:10.1145/3293534. hdl:10356/142869. ISSN 1550-4859. S2CID 53669421.

[12] “What are LoRa® and LoRaWAN®?”. 《LoRa Developer Portal》. 2021년 7월 7일에 확인함.

[13] Mohan, Vivek. “10 Things About LoRaWAN & NB-IoT” (미국 영어). 《blog.semtech.com》. 2019년 2월 18일에 확인함.