본 기술은 전파 환경이 열악한 환경에서 최적화된 무선통신 인프라를 제공하기 위한 LoRaWANTM 표준이 적용된 Private LoRa 네트워크를 운용할 수 있는 기술로서 기본적인 네트워크의 구성요소는 LoRa End Device, LoRa Relay, LoRa Gateway, LoRa Network Server이며, 다른 시스템과의 호환을 위해서 서로 다른 무선 통신 기술을 적용할 수 있도록 한다. LoRa Gateway에 직접 연결된 LoRa End Device와 LoRa Relay를 통해서 정보를 전달하는 LoRa End Device가 있으며, LoRa 이외의 통신시스템을 가지고 있는 장비의 연결도 LoRa Gateway에서 지원해 준다. 해당 LoRa Gateway를 통해서 수집된 정보는Wi-Fi, Ethernet, LTE 등의 IP 네트워크를 통해서 원격지에 위치하고 있는 LoRa Network Server에 전달이 되며, 해당 정보는 Database 등을 통해서 외부 시스템과 연동된다. LoRa Network Server는 LoRa Network에 접속된 단말의 상태 모니터링이 가능하며, 각 단말의 네트워크 설정 관리 기능을 통해서 원활한 네트워크 관리가 가능하도록 지원한다.
- 통신환경이 열악한 작업장에서 작업자의 안전 및 작업장의 환경을 모니터링 하기 위해서는 작업장 구조나 환경적 특징과 관계없이 안정적인 통신을 제공할 수 있는 LoRa의 필요성이 대두되고 있음.
- 상용 LoRa 서비스의 경우 게이트웨이에서 서버까지는 SK LTE망을 이용하도록 되어 있음. 데이터의 관리 및 처리 역시 SK 내부 서버를 통해 이루어지게 되어 있음. 따라서 보안이 요구되는 조선/해양플랜트 작업장에서 자체적인 LoRa망을 구성하기 위한 Private LoRa 망 기술이 반드시 필요함.
- 선박 건조 등의 밀폐 공간, 특히 철골 구조로 이루어진 환경에서는 신호의 감쇄 및 반사파의 영향으로 인해 낮은 SNR 환경에서도 높은 디코딩 능력을 가지는 LoRa를 사용하더라도 원활한 통신이 이루어지기 어려운 환경으로 되어 있음. 이와 같은 통신 환경에서도 통신 안정성을 제공하기 위해서는 LoRa 표준에는 제공하지 않는 Relay 기능 등을 제공함으로써 통해 통신의 안정성을 보장할 수 있어야 함.
- 또한 조선해양 작업환경에서 작업자가 네트워크 단말의 관리를 직접 수행하기 어려우므로 네트워크의 문제 발생 시 작업자의 개입 없이 스스로 해결할 수 있는 능력이 보장될 수 있어야 함. LoRa Network Server에서는 LoRa 네트워크에 접속된 단말(LoRa End Device, LoRa Gateway, LoRa Relay)들을 원격에서 관리할 수 있으며 이러한 기능은 산업 현장에서 필수적으로 요구되고 있음.
1. Private LoRa망 구축을 위한 LoRaTM 통신 모듈 End Device
- 산업 현장에서 센싱한 정보를 수집하는 장치에 LoRaWANTM 프로토콜을 지원
- 통신 모듈레이션 방식은 LoRaTM을 사용해 LoRa Gateway 또는 LoRa Relay로 데이터를 전송하게 되고, LoRaTM 은 CSS 기술을 기반으로 저전력 장거리 통신 기능을 제공
- LoRaWANTM 은 표준에 정의된 Class A를 기본으로 지원하며, 요구되는 어플리케이션에 맞추어 통신 전달 방식을 변경할 수 있는 Class X 기술을 적용 가능
- AT 커멘트 기능을 통하여 LoRa End Device의 설정을 변경 가능
- LoRa Network Server를 통한 원격 관리 기능 지원
- USB/UART/SPI 등 다양한 인터페이스 지원
- AES128 기반의 암호화 기능지원
2. 음영 지역 극복을 위한 LoRa Relay
- LoRa End Deivce, LoRa Gateway 간 통신에 LoRaTM 모듈레이션을 지원함으로써 통신 음역지역을 극복
- Rx와 Tx를 각각 독립적으로 운용해야 하며, 2개의 LoRa 통신 칩으로 구성해서 실시간 통신 중계 환경을 제공
- 서로 다른 LoRa 통신 칩은 독립적으로 통신 채널을 구성할 수 있으며, 해당 채널을 통해서 송수신의 간섭 영향을 최소화할 수 있음
- 상시 전원 및 배터리 구동이 모두 가능하며, 요구되는 상황에 맞추어 사용이 가능함
3. LoRa 다중채널 및 이기종 네트워크 지원 LoRa Gateway
- 8개의 LoRa 채널을 동시에 사용하여 다수의 LoRa End Device 또는 LoRa Relay로부터 수신되는 데이터를 수집
- 관리자에 의해서 설정 가능한 2개의 채널 set(한 채널 set 당 4개의 채널 묶음)로 구성이 되며, 수신과 송신 기능을 지원
- LoRa 통신망으로만 네트워크가 구축이 어려운 경우나 대용량의 데이터와 같은 LoRa 통신으로는 처리하기 어려운 상황을 해소하는 이기종 통신 지원 (Wi-Fi, Ethernet, Cellular, BLE 등)
- FSK 모드 지원
- JSON 포맷을 사용한 유연한 게이트웨이 설정 인터페이스 제공
4. Private LoRa 네트워크 서버 및 DB
- LoRaWANTM 기반의 통신 프로토콜을 처리할 수 있으며, Database와 연동하여 LoRa End Device를 통하여 수집된 정보를 저장
- LoRa End Device의 채널 관리, 단말 관리 기능을 제공
- LoRa Gateway의 채널 관리 기능 제공
- JSON 포맷을 사용한 유연한 네트워크 설정 인터페이스 제공
- LoRa Network Server의 변경 없이 다양한 Application에서 필요한 정보를 동적으로 연결할 수 있는 소켓 인터페이스 제공 가능
o 기술이전의 내용
1세부기술 : Private LoRa End Device 기술 v2
- 개인보호장비들과 센서 및 통신이 필요한 단말 등에 설치되어 정보 수집하고 이를 CSS 기술 기반의 저전력 장거리 통신 모듈레이션인 LoRaTM을 사용해 LoRa Gateway 또는 LoRa Relay로 전달하는 기능을 제공하는 기술. AT-Command를 통해서 다양한 장비에 호환이 쉽도록 표준 프로토콜을 제공하고 있으며, 보안 기법을 통한 E2E 보안 채널을 제공. 다양한 채널, SF, CR 변경 기능을 사용하여 산업 환경에 적합한 안정적 데이터 송수신이 이루어질 수 있는 기능을 제공하는 기술.
2세부기술 : Private LoRa Relay 기술 v2
- LoRa End Deivce, LoRa Gateway 간 통신에 LoRaTM 모듈레이션을 지원하는 LoRa Relay을 통해 통신 음역지역을 극복하고 통신의 안정성을 제공하는 기술. 양방향(Up-Link, Down-link) 동시 송수신이 가능하며, 다른 네트워크 장비의 변경 없이 사용 가능하여 사용자의 추가적인 설정 변경 없이 단순 설치만으로 네트워크 확장이 가능한 기능을 제공하는 기술.
3세부기술 : Private LoRa Multi-channel Gateway 기술 v2
- 8개의 LoRa 채널을 동시에 사용하여 다수의 LoRa End Device 또는 LoRa Relay로부터 수신되는 데이터를 수집하며 LoRa 통신망으로만 네트워크가 구축이 어려운 경우나 대용량의 데이터와 같은 LoRa 통신으로는 처리하기 어려운 상황을 해소하는 이기종 통신 지원 게이트웨이 기술
4세부기술 : Private LoRa Network Server 기술 v2
- LoRaWANTM 기반의 통신 프로토콜을 처리할 수 있으며, Database와 연동하여 LoRa End Device를 통하여 수집된 정보를 저장하고 LoRa End Device, LoRa Gateway 등 네트워크 구성 요소의 채널 관리, 단말 관리 기능을 제공하는 기술
o 기술이전의 범위
1세부기술 : Private LoRa End Device 기술 v2
1)기술문서
- Private LoRa 통신 시스템 요구사항 정의서
- Private LoRa 통신 시스템 End Device 설계서
- Private LoRa 통신 시스템 시험 절차서/결과서
2)소프트웨어
- Private LoRa End Device 소스
2세부기술 : Private LoRa Relay 기술 v2
- Private LoRa 통신 시스템 요구사항 정의서
- Private LoRa 통신 시스템 Relay 설계서
- Private LoRa 통신 시스템 시험 절차서/결과서
2)소프트웨어
- Private LoRa Relay 소스
3세부기술 : Private LoRa Multi-channel Gateway 기술 v2
- Private LoRa 통신 시스템 요구사항 정의서
- Private LoRa 통신 시스템 Multi-channel Gateway 설계서
- Private LoRa 통신 시스템 시험 절차서/결과서
2)소프트웨어
- Private LoRa Multi-channel Gateway 소스
4세부기술 : Private LoRa Network Server 기술 v2
- Private LoRa 통신 시스템 요구사항 정의서
- Private LoRa 통신 시스템 Network Server 설계서
- Private LoRa 통신 시스템 시험 절차서/결과서
2)소프트웨어
- Private LoRa Network Server 소스
- 작업자 및 작업장의 상태정보를 안정적으로 수집할 수 있는 LoRa 표준 기반 네트워크를 자체적으로 운용하는 방법을 제공하고 Relay 등의 특수 기능을 통해 LoRa 표준이 제공하지 못하는 특수한 통신환경에서의 안정적인 통신을 제공함으로써 고위험 작업장에서 작업장/작업자 안전관리 시스템을 구축할 수 있도록 돕는다.