LPWAN (저전력 광역 네트워크) 기술은 무선 통신을 사용하여 광역 네트워크를 통해 데이터를 전송합니다.. 이 기술은 낮은 비트 전송률로 장거리 통신을 전송할 수 있도록 특별히 설계되었습니다.. 이 두 가지 기능은 LPWAN 기술을 사용자에게 연결할 때 더 많은 전력을 사용하고 더 많은 데이터를 전송하는 다른 무선 WAN과 구별합니다.. LPWAN의 데이터 속도 범위 0.4 Kbit/s ~ 40 주파수당 Kbit/s.
사설 무선 센서 네트워크를 만드는 데 사용되는 LPWAN 외에도, 또한 센서 사용자가 LPWAN 게이트웨이 기술을 적용하지 않고도 현장에서 설정할 수 있도록 하는 타사 인프라로 사용할 수도 있습니다..
모콜로라에서, 우리는 기술 불가지론자입니다. LPWAN 대 LoRaWAN IoT 프로젝트를 전체적으로 고려하고 정확한 애플리케이션에 가장 적합한 기술을 추천합니다..
LPWAN 기술에 대한 경쟁 표준 및 판매자 중 일부는 다음과 같습니다.:
• DASH7 – is a bi-directional firmware standard with a low latency that works over several LPWAN radio technologies such as LoRa.
• 처프 확산 스펙트럼 (CSS)
• Sigfox – 기반 UNB 기술
• LoRa – 처프 확산 스펙트럼 무선 변조를 적용하는 특허 받은 LPWAN 기술입니다..
• MIoTy – 텔레그램 분할 기술을 구현하는 LPWAN 표준입니다..
• Weightless – LPWAN 협대역 기술을 적용한 개방형 표준입니다..
매우 좁은 밴드
극도로 좁은 밴드 (UNB) 다음과 같은 여러 회사에서 LPWAN 기술에 사용하는 변조 기술입니다.;
• Sigfox – UNB 기술 기반.
• Weightless – 통신 표준의 Weightless SIG 세트입니다..
• NB-Fi 프로토콜 – WAVIoT 회사에서 개발.
기타
• DASH7 – 저전력 무선 네트워크를 사용하는 프레임워크를 개발하는 모드입니다.. 이 플랫폼은 LoRa와 같은 여러 무선 무선 표준에서 실행됩니다., LTE, 802.15.4NS, 그리고 더 많은.
• LTE Advanced – 3GPP가 커넥티드 사물을 위해 설계한 LTE 인프라의 발전입니다.
• MySensors – LoRa 등 다양한 무전기를 지원하는 DIY 홈오토메이션 프레임워크.
• 협대역 IoT (NB-IoT) – 셀룰러 네트워크에 적용되는 3GPP LPWAN 표준화 노력입니다.
• 무작위 위상 다중 액세스 (RPMA) – is an LPWAN standard used in GE’s AMI metering. 휴대폰용 CDMA 기술 변형을 기반으로 합니다., 비면허 2.4GHz 스펙트럼을 적용하지만.
• Byron – 호주의 Taggle Systems에서 제공.
• Wi-SUN – 이 플랫폼은 IEEE 802.15.4g를 기반으로 합니다..
1. 장거리 – 농촌 지역, LPWAN 기술은 도시 환경에서 반경 10km 이상 및 1km 미만에서 적극적으로 작동합니다.. 이전에는 불가능했던 내부 및 지하 설정에서 데이터의 운영 통신을 가능하게 합니다..
2. 저전력 – LPWAN은 저전력 소비에 최적화되어 있습니다.. 그것의 트랜시버는 작은, 까지 사용할 수 있는 저렴한 배터리 20 연령.
3. 저렴한 비용: LPWAN은 작동 범위가 낮기 때문에, 스타 토폴로지와 결합할 때 인프라 요구 사항을 최소화합니다.. 라이센스가 필요 없기 때문에 네트워크 비용이 절감됩니다., 또는 라이센스 대역이 네트워크 비용을 절감합니다..
4. 적은 수의 액세스 포인트 – LPWAN은 대도시 또는 국가와 같은 광대한 지역을 커버하기 위해 기지국 및 게이트웨이와 같은 더 적은 수의 액세스 포인트가 필요합니다..
5. 향상된 전파 및 침투 – LPWAN 기술은 일반적으로 Sub-GHz의 비면허 스펙트럼에서 작동합니다. ISM 밴드. 이 대역은 전파 특성이 향상되었으며 좁은 영역에서 더 나은 커버리지를 제공합니다., 건물과 벽을 통한 침투 허용.
각 LPWAN IoT 응용 프로그램에는 확실한 필요성이 있습니다.. IoT 프로젝트에 적합한 LPWAN 기술을 선택했는지 확인하려면 항상 다음 요소를 고려하십시오..
NS) 서비스 품질 – 탁월한 QoS 및 산업 등급 안정성에 대한 핵심 보장은 높은 데이터 수신율입니다.. 이는 라이센스가 필요 없는 스펙트럼에서 작동하는 LPWAN 기술에 대한 간섭 내성을 통해 달성됩니다..
NS) 확장성 - 미래의 네트워크와 엄청난 수의 최종 장치를 확장하려면 광범위한 네트워크 용량이 필수적입니다.. 주목해야 할 한 가지 주요 포인터는 특정 기지국이 제어할 수 있는 장치 및 일일 메시지의 수입니다..
씨) 배터리 수명 – 저전력 소모로 총 소유 비용이 크게 최소화됩니다., 또한 원격 센서 네트워크에서 지속 가능한 비즈니스 목표를 달성하는 데 도움이 됩니다..
NS) 이동성 – 데이터를 고속으로 전송하는 종단 노드가 있어야 합니다., 차량 텔레매틱스 및 작업자 안전과 같은 주요 IoT 애플리케이션 구현.
이자형) 보안 – 데이터를 안전하게 통합하고 전송하는 강력한 인증 및 식별 시스템을 통해 LPWAN 기술에 다중 계층 암호화가 있는지 확인합니다..
NS) 공용 대 사설 네트워크 – 사설 LPWA 시스템은 보다 유연한 네트워크 적용 범위 및 설계입니다., 공공 LPWA 시스템은 정기적으로 데이터 개인 정보 보호 문제를 제기합니다..
NS) 적절성 대 표준 – 표준 솔루션은 다른 IIoT 네트워크 구성 요소와의 장기적인 상호 운용성 및 안정성을 보장하는 동시에 공급업체 종속 문제를 피할 수 있으므로 더 좋습니다..
강력한 LPWAN 및 IoT 네트워크의 주요 기둥 중 하나는 표준화입니다.. 3GPP와 같은 표준 개발 기관에서 인증한 까다롭지만 명확한 기술 프레임워크를 제공합니다., 검색, IETF, IEEE, 그리고 더 많은. 표준화된 기술은 향상된 품질 및 안정성과 같은 다양한 이점을 제공합니다., 오랜 상호 운용성, 발명의 탄성, 범용 확장성.
LPWAN 영역에는 표준화 노력에서 번창하는 두 가지 기술이 있습니다..
• Telegram Splitting 기술 – 이 기술은 저처리량 네트워크용이며 ETSI 표준을 중심으로 합니다..
• 셀룰러 LPWAN – 이 기술은 3그것은 중요하지 않습니다 표준.
표준 성장을 지원하는 기타 산업 제휴는 독점 LPWAN 솔루션을 중심으로 수립되었습니다.. 그럼에도 불구하고, 이러한 투쟁은 기술의 지속 가능성을 승인하지 않으며 전체 네트워크 스택을 포괄할 수 없습니다. 로라 얼라이언스.
라이선스가 부여된 LPWAN은 라이선스가 부여되고 무제한 네트워크에서 작동하는 무선 스펙트럼을 적용합니다.. 3GPP 및 GSM 표준을 모두 지원합니다.. 이러한 표준은 LPWAN 장치가 네트워크 이동성을 용이하게 하므로 한 네트워크에서 다른 네트워크로 로밍하는 방법을 개선합니다.. 더구나, 라이선스가 부여된 LPWAN을 사용하면 연결된 장치에 더 높은 수준의 연결 예외가 제공됩니다.. 이를 통해 안정성과 보안이 향상됩니다.. 일부 유형의 라이선스 LPWAN은 협대역 IoT입니다. (NB-IoT) 그리고 LTE-M.
반면에, 비면허 LPWAN은 비면허 무선 스펙트럼을 적용합니다.. 누구에게나 배타적이지 않고 사용할 수 있다. 라이센스가 없는 LPWAN은 고속으로 지속적인 움직임을 처리하도록 제작되지 않았습니다.. 대신에, 해당 지역 및 공용 LPWA 시스템을 사용할 수 없는 장소에서 장치를 연결하는 단일 드라이브에 비인가 LPWA 네트워크가 필요한 영역과 같은 응용 프로그램에 적합합니다.. 라이선스가 없는 LPWAN의 예는 LoRaWAN입니다..
현재, LPWAN 시장은 아직 초기 단계. 아직 글로벌 기술과 동떨어진 기술의 고도의 네트워크 궤적과 와해가 특징. 그럼에도 불구하고, 시장 분석가들은 이것이 몇 가지 중요한 기술을 중심으로 즉시 병합되고 있다고 제안합니다.. 에 2017, NS 로라 기술 공용 및 사설 네트워크를 모두 배포하는 글로벌 시장의 선두 주자였습니다..
하지만, LoRa는 연말까지 가장 빠르게 성장하는 기술이 될 것으로 예상됩니다. 2022. 시장 분석가들은 LoRa가 연결된 장치의 수에서 NB-IoT를 추월할 것으로 예상합니다.; 그 후, 최고의 LPWAN 기술이 될 것입니다.. 반면에, LoRa는 여전히 사설 네트워크의 선두 제공업체가 될 것입니다.. 둘 다 LoRa 및 NB-IoT 대표하다 70 % 현재 시장에서 공용 및 사설 네트워크의. 뿐만 아니라, LoRa는 시장 점유율을 약 85% 끝으로 2027.
LPWAN 기술은 응용 프로그램에 상당한 이점이 있지만, 그것은 또한 몇 가지 제한 사항이 있습니다. 이러한 제한 사항에는 다음이 포함됩니다.;
NS) LPWAN은 다른 기술보다 훨씬 적은 데이터를 전송합니다. LPWAN 기술의 데이터 속도는 대부분 100bps에서 10Kbps 범위입니다.. 이러한 낮은 속도는 기술이 중간 정도의 강력한 응용 프로그램에 적합하지 않게 만듭니다.. 짧은 대기 시간에 센서 간에 대량의 데이터를 지속적으로 전송하는 장치는 완전히 작동하려면 더 높은 용량의 네트워크가 필요합니다..
NS) 간섭 및 오류 – 대부분의 LPWAN 프로토콜이 허가되지 않은 LPWAN 주파수 대역을 통해 전달되기 때문에, 데이터를 교환할 때 오류 및 간섭이 발생할 위험이 있습니다.. 예를 들어, 소매 환경에서 RFID 리더가 설정에 공존할 때 간섭이 발생하는 경우가 있습니다..
씨) 저개발 적용 범위 – LPWAN 적용 범위는 다른 기술에 비해 상대적으로 저개발. 대부분의 이동통신 사업자는 사물 인터넷을 쉽게 지원하는 광범위한 네트워크를 개발했습니다.. LPWAN IoT 애플리케이션을 완벽하게 지원하려면, 셀룰러 공급자는 극복해야 하는 복잡한 선행 장애를 가지고 있습니다.. 더구나, 이동통신 사업자는 엄격한 기반 시설 지침 원칙을 가지고 있습니다., 상대적으로 비싼 것, LPWAN 운영자는 동기화된 타워 속성의 적용을 받지 않습니다..
LPWAN이 시장에 도입된 것은 1980년대 후반으로 거슬러 올라갈 수 있습니다.. 이것은 ADEMCO에서 저데이터 네트워크를 구축한 이후였습니다., 경보 패널을 모니터링하는 데 사용. Motorola Company도 ARDIS를 도입했습니다. (저속 광대역 네트워크) 같은 기간에 거래 추적 및 판매 자동화 프로세스에 사용. 이러한 혁신은 현재의 LPWAN과 다르지만, 그들은 여전히 신흥 기술의 전임자 역할을합니다..
1990년대에 2G가 도입되면서, 대부분의 셀룰러 캐리어는 장거리에서 음성과 함께 데이터를 전송할 수 있습니다.. 더구나, 인터넷에 대한 수요는 시간이 지남에 따라 빠르게 증가했습니다., 기업이 장치에서 연결 기능을 수용하도록 압박. 이러한 추세는 저가형의 등장으로 이어졌다., LPWAN과 같은 저전력 무선 통신 솔루션.
최근에, LPWAN은 하나의 솔루션으로 진행되었습니다.. Sigfox는 프랑스 회사가 시장에 도입한 최초의 LPWAN 기술이었습니다. 2009. 이 기술은 과거의 무선 기술보다 더 효율적으로 실시간 애플리케이션을 통합할 수 있었습니다.. 오늘, LoRa의 LPWAN은 특허를 받았으며 다음 이상에서 널리 사용됩니다. 57 전 세계 국가.
나중에 3 연령, Semtech는 위치에 따라 여러 비면허 대역에서 작동하는 LPWAN LoRa 프로토콜을 도입했습니다.. 기존 인프라를 사용하는 개발자 대신, LoRa를 사용하여 광역 네트워크를 설정할 수 있습니다.. 이것은 Things Network와 같은 일부 공용 LoRaWAN 공급자의 출현으로 이어졌습니다., 청구서, 그리고 기계Q.
현재, 다양한 회사에서 여러 애플리케이션에 LPWAN을 설치하고 있습니다., 대부분이 LoRa Alliance에 적극적으로 참여하는 곳. 3월 LoRa Alliance 설립 2015 LPWAN 프로토콜의 승리를 촉진하기 위해. 이상과 함께하는 자선단체입니다. 500 조직 구성원.
메시 네트워킹 기반 LPWAN 기술이 존재합니까??
간단히, 메시 네트워크는 LPWAN 네트워크로 분류할 수 없습니다.. 메시 네트워크는 각각 독립적으로 무선 신호를 확장하는 상호 연결된 웹 노드로 설계되었습니다.. 메시 네트워크에는 한 무선 센서에서 다른 무선 센서로 데이터를 전송하기 위해 공동으로 작동하는 세 가지 구성 요소가 있습니다.. 이러한 메쉬 네트워크 구성 요소는; 게이트웨이, 끝점, 및 중계기. 그럼에도 불구하고, 메쉬 기술은 에너지가 부족하고 중간 거리에서 데이터를 전송하는 장치에 사용하는 것이 더 좋습니다..
LPWAN과 IoT의 관계
LPWAN은 사물 인터넷 공간이 붐을 일으킬 가능성이 높아짐에 따라 더욱 중요해질 것입니다.. 다양한 산업 및 공간의 여러 LPWAN 장치가 기능을 컴퓨터화하기 위해 공동으로 작동합니다., 운영 비용 최소화, 생산성 향상을 위한 도약.
더 적은 전력을 소비하면서 장거리 데이터를 빠르게 전송할 수 있는 무선 네트워크가 필요합니다.. 더구나, IoT 장치를 설정하는 회사는 여러 센서를 인터넷에 동시에 효과적으로 연결하는 비용 효율적인 솔루션이 필요합니다.. 그렇지 않으면, 가장 흥미로운 IoT 애플리케이션은 현실적이지 않습니다..
LPWAN에 대한 5G의 영향
무선 셀룰러 모바일 통신의 다음 혁명은 5G입니다.. 이 기술은 비용과 대기 시간을 최소화하면서 탁월한 데이터 속도를 약속합니다.. 따라서, 5G 성능으로 인해, 기술은 놀라운 기술 혁신을 열 것입니다.
더구나, 5G 기술은 IoT의 연결성을 획기적으로 향상시키고, 인터넷과 서로를 동시에 연결할 수 있는 무선 센서의 수를 향상시킬 것입니다.. LPWAN 기술의 중요성은 5G 커버리지 확산과 함께 커질 전망.
LPWAN 애플리케이션
다음은 LPWAN 기술의 다양한 애플리케이션 사용 사례입니다..
전기 계량
LPWANS는 전기 계량에 적용될 수 있습니다.. 전기 계량 시장의 기업은 일반적으로 정기적인 커뮤니케이션이 필요합니다., 높은 데이터 속도, 낮은 지연 시간. 본질적으로, 이 LPWAN 전기 계량기는 중단되지 않는 전원이 있기 때문에 오래 지속되는 배터리나 낮은 에너지 소비율이 필요하지 않습니다.. 전기 계량기 회사가 중단과 같은 즉각적인 결정을 내릴 수 있도록, 잔뜩, 정전, 모니터링 목적으로 실시간 그리드가 필요합니다..
스마트 농업
LPWAN은 농업에도 사용됩니다.. 여기, LPWAN 기술에는 배터리 수명이 긴 센서 장치가 있어야 합니다.. 이 센서 장치는 수율을 크게 향상시키고 물 소비율을 최소화합니다.. 장치는 또한 환경 조건의 변화를 경험할 때마다 감지하는 데이터를 정기적으로 업데이트합니다..
제조 자동화
제조 자동화에서, LPWAN은 실시간 기계를 모니터링합니다., 따라서 원격 제어가 가능하여 효율성이 향상되고 산업 생산 라인이 크게 향상됩니다.. 공장 자동화에는 여러 유형의 통신 및 센서 필수품이 존재합니다.. LoRa는 모니터링 및 자산 추적을 위해 오래 지속되는 배터리와 저렴한 센서가 필요한 애플리케이션을 위한 완벽한 솔루션입니다..
스마트 빌딩
보안을 위한 스마트 빌딩의 LPWAN IoT 센서, 온도, 습기, 전기 플러그, 물의 흐름은 재산 관리자에게 경고하기 위해 배치됩니다.. 이 센서는 또한 수동 건물 모니터 없이도 손상을 방지하고 요구 사항에 신속하게 대응하는 데 도움이 됩니다.. 이 센서에는 오래 지속되는 배터리가 있는 저렴한 LPWAN 기술 장치가 필요합니다..
소매 POS 스테이션
LPWAN은 보장된 품질의 서비스가 필요한 판매점 시스템에 사용됩니다.. 이 시스템은 정기적인 통신을 처리합니다.; 따라서 그들은 지속적인 전력 공급원으로 건설됩니다.. 트랜잭션 수를 제한하지 않는 생생한 짧은 대기 시간이 강력하게 필요합니다..
물류 팔레트 추적
현재, LPWAN은 제품의 위치와 상태를 파악하기 위해 물류 팔레트 추적에 적용됩니다.. 모든 물류 회사는 시설에서 보장 범위를 보장하기 위해 LPWAN 기술 시스템이 필요합니다.. 물류 팔레트 추적의 적용은 하이브리드 배포 솔루션의 완벽한 예입니다.. 배터리 수명이 긴 저렴한 장치가 필요하며 모든 차량에 쉽게 배치할 수 있습니다..
모든 LPWAN IoT 인프라는 여러 보안 관련 문제를 경험합니다.. IoT는 전송 시간이 비교적 길고 연결 범위가 길기 때문에 공격 플랫폼을 넓힙니다.. 각 기술은 잠재적인 취약성의 위험이 있으므로 보안 조치로 통신을 보호합니다..
LoRA는 AES-128 암호화 방법을 사용하여 보안을 처리합니다.. 이 기술은 LoRaWAN에서 여러 암호화 계층을 제공합니다.. LoRa는 애플리케이션 키와 네트워크를 사용하여 패킷을 네트워크로 안전하게 보호합니다.. 네트워크 및 애플리케이션 세션 키는 다음을 사용하여 생성됩니다. 128 비트 AES 애플리케이션 키 (앱 키).
네트워크 서버와 종단 장치가 공유하는 네트워크 세션 키는 메시지의 무결성을 보증하는 메시지 무결성 코드를 생성하고 확인하는 역할을 합니다.. 더구나, 네트워크 세션 키를 사용하여 모든 장치에 대한 고유한 서명을 개발할 수 있습니다.. 애플리케이션 세션 키는 데이터 암호화 및 암호 해독을 수행합니다.. XOR 연산은 각 메시지를 암호화합니다.. 게다가, 네트워크 및 애플리케이션 세션 키에 의해 생성된 키스트림을 사용하여 암호화된 페이로드를 생성합니다., 업링크 및 다운링크 메시지 카운터와 함께.
Lora는 암호화 전후에 동일한 메시지 길이를 제공합니다., 암호화된 메시지에서 주류를 재구성할 수 있는 기회를 악의적인 엔터티에 제공합니다.. LoRa 장치에 대해 설정된 보안 메커니즘에도 불구하고, 이러한 장치는 여전히 방해 전파에 취약합니다., 벌레 구멍, 그리고 리플레이 공격.
LPWAN에는 중요한 이점과 가능성이 있지만, 그들은 여전히 그들과 관련된 몇 가지 심각한 문제와 위험 요소를 가지고 있습니다.. LTE-M 및 NB-IoT, 둘 다 Nokia 및 Qualcomm과 같은 여러 기존 산업에서 정한 셀룰러 표준입니다., LPWAN의 주요 위험 중 하나입니다.. 이러한 네트워크는 Verizon 및 AT와 같은 주요 사업자가 네트워크 셀룰러 소프트웨어에서 쉽게 업그레이드 및 배포할 수 있습니다.&스위치를 한 번만 누르면 T. 이를 통해 셀룰러 회사는 추가 하드웨어 없이도 음성 GSM 주파수를 재구성하여 협대역 애플리케이션을 효율적으로 서비스할 수 있습니다..
더 나은 점은 이러한 이동통신 회사가 원할 때 동일한 달성 가능한 가격대를 사용하여 여전히 이를 분명히 할 수 있다는 것입니다.. 이동통신 회사는 모바일 데이터와 음성 서비스를 많이 사용하는 대기업에 LTE-M을 마케팅할 가능성이 가장 높습니다.. 셀 공급자가 핸드셋 계약에서 막대한 금액을 수집함에 따라, 그들은 여전히 저렴한 저가 데이터 서비스를 제공해야합니다.. 이것은 그들이 이것을 전략으로 구현할 경우 일부를 훔칠 수 있는 기회를 제공할 수 있습니다.. 즐겨, 셀 공급자는 데이터 전송 이상의 가치를 제공해야 합니다.. LoRa Alliance 회원이 대상 애플리케이션을 개발하는 경우, LTE-M 기회는 절대 움직일 수 없습니다..
IoT 프로젝트에 적합한 LPWAN 기술을 선택할 때 몇 가지 요소를 고려하는 것이 필수적입니다.. 고려해야 할 이 세 가지 주요 관심사는;
전력 소비
배터리 전원을 사용하는 동안 센서가 현장에 있어야 하는 일수를 고려하는 것이 중요합니다.. 또한, 장치가 야외에서 사용될 것인지 고려하십시오., 겨울날에도, 센서가 데이터를 전송하는 데 필요한 빈도.
연결성
통신 범위를 염두에 두십시오., 각 메시지를 보내는 데 필요한 데이터의 양, 장치의 지리적 위치. 뿐만 아니라, 네트워크의 서비스 및 인프라를 아웃소싱하는 것을 선호하는지 아니면 네트워크와 네트워크를 통해 실행되는 데이터를 개인적으로 제어할 것인지 고려하십시오..
모바일 또는 고정
LPWAN 게이트웨이 거리가 일정한 곳에서 장치가 고정되어 있는지 또는 모든 가능한 위치를 포괄하는 인프라로 장치를 이동할 수 있는지 고려하십시오..
모든 LPWAN 네트워크에는 비용면에서 서로 다른 장단점이 있습니다., 힘, 그리고 힘. MOKOLoRa는 LoRaWAN 솔루션 위치 모니터링을 위해,농장과 같은 더 넓은 지역에서 사용하기에 완벽한 온도 및 습도 모니터링, 캠퍼스, 또는 소량의 데이터 전송이 필요한 도시.
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