국가과학기술연구망(KREONET)을 활용하여 과학기술 및 공공분야 IoT 데이터 전송을 위한 LoRa/LoRaWAN 기반의 무선 사물인터넷 네트워크
KREONET 지역망센터,Network Server/Application Server, End devices, Gateway
LoRaWAN 기반 무선 IoT 네트워크 - (서울 - 강릉 - 대전(KREONET) - 광주 - 창원 - 부산)
[KREONET를 활용한 ScienceLoRa 네트워크 구성도]
사물인터넷 무선통신기술
| 구분 | LTE-M | NB-IoT | SIGFOX | LoRa/LoRaWAN |
|---|---|---|---|---|
| Coverage | ~ 11Km | ~15Km | ~30Km (rural) ~10Km (urban) |
~15Km (rural) ~5Km (urban) |
| 배터리 수명 | ~10 years | ~10 years | ~10 years | ~10 years |
| 주파수 대역 | 면허대역(LTE) | 면허대역(LTE) | 비면허대역(920MHz) | 비면허대역(920MHz) |
| 대역폭 | 20MHz | 200KHz | 200KHz | ~500KHz |
| 통신속도 | <10/5Mbps(DL/UL) | ~100Kbps | <1Kbps | <5Kbps |
ScienceLoRa: 비면허대역를 사용하는 LoRa/LoRaWAN 기술 활용
- LoRa (Long Range): 저전력 장거리 통신을 위해서 사용되는 물리계층의 기술 표준
- LoRaWAN (LoRa Wide Area Network): LoRa 기술을 활용하여 무선 네트워크를 구축하기 위한 통신 프로토콜 및 시스템 구조 등을 정의한 표준
ScienceLoRa 환경 구축
- 환경방사선 센싱 분야의 적용 예로 환경방사선감시기에 LoRa/LoRaWAN를 활용한 ScienceLoRa 네트워크 구축 및 연동
- ScienceLoRa 기반 환경방사선 데이터 전송 구조
LoRa디바이스(환경방사선감시기)→LoRa(서비스지역: 2~14Km, 전송속도:〈 5Kbps, 주파수 대역: 비 면허 (920MHz)) → 게이트웨이 (CSS 변조 방식을 통한 다수의 단말 접속 가능) → kreonet → 네트워크 서버(디바이스 관리, 등록, 인증 등) → 환경 방사선 서비스 서버(정보 모니터링 등)
AES 128 암호화 : LoRa디바이스 ~ 환경 방사선 서비스 서버
LoRa/LoRaWAN : LoRa디바이스 ~ 게이트웨이
TCP/IP: 게이트웨이 ~ 환경 방사선 서비스 서버
※연구기관간 협력을 통한 과학기술/공공분야 분야 IoT 활성화
서비스 활용분야
전송빈도수와 데이터량에 의한 서비스 분류
- TypeⅠ(빈번한전송, 많은데이터): 군사용 드론, 케넥티드 팩토리
- TypeⅡ(간헐적전송, 많은데이터): 영상감시, 의료영상, 임베디드 카메라, 환경감시 및 제어, 가전 및 장치
- TypeⅢ(빈번한 전송, 적은데이터): 스마트 미터링 및 제어, GPS 자산관리, 군사용 드론, 케넥티드 팩토리, 다이내믹 게시판, 차고관리
- Type IV(간헐적 전송, 적은데이터): 차고관리, 다이내믹게시판, 환경감시 및 제어, 가전 및 장치, 차량통신, 헬스케어모니터링
- Type 1 (대용량 & 고빈도): 환경방사선 등
- Type II (대용량 & 저빈도): 농업 분야 영상 (농작물 작황상태 모니터링 등)
- Type III (소용량 & 고빈도): 생활 안전관리 (취약계층/유아 안전 모니터링 등)
- Type IV (소용량 & 저빈도)
대내외 협력체계
연구기관
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대학: 서울대, 제주대 등
- - 플랫폼 기술 연구
- - 정보보안 기술 연구
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출연(연): KINS, ETRI 등
- - 플랫폼 기술 개발
- - 데이터분석 app. 개발
KISTI
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과학기술연구망센터
- - 사업총괄
- - 유무선 네트워킹 연구
- - 네트워크 서버 구축
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KISTI내 타 본부/단
- - 데이터 분석 기술지원
- - 지능형인프라 기술지원
산업체
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소프트웨어 개발업체
- - 센서 전처리 기술 개발
- - app. 서버 및 P/G 개발
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통신설비 구축업체
- - Gateway 설치
- - 통신 I/F 설계·개발
지차체
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대전시, 오산시
- - 기술/정책 자문
- - 인프라/R&D 예산지원
연구기관 ↔ KISTI: 공동연구
KISTI ↔ 산업체: 용역사업
KISTI ↔ 지자체: 정책자문
KISTI → ScienceLoRa 기반 생활 밀착형 문제해결(환경방사선 및 실험실 안전, 치매/독거노인 돌봄이, 저비용 스마트팝 등) :기술개발 자원제공