[논문]노지재배 스마트팜의 문제점을 해결하기 위한 LoRa 기술 분석

이재찬; 전상현; 이준영; 경연웅

doi:10.23152/jatc.2023.02.01.001

노지재배 스마트팜의 문제점을 해결하기 위한 LoRa 기술 분석
Technical Analysis of LoRa for Problems on Outdoor Culture Smart Farm 원문보기

미래기술융합논문지 = Journal of Advanced Technology Convergence, v.2 no.1, 2023년, pp.1 - 7

이재찬 (공주대학교 정보통신학과) , 전상현 (공주대학교 정보통신학과) , 이준영 (공주대학교 정보통신학과) , 경연웅 (공주대학교 정보통신공학과)

초록
AI-Helper

최근, 무선 통신 기술을 활용하여 스마트팜 환경을 개선하고자 하는 연구가 지속되고 있다. 본 논문에서는 노지 스마트팜 환경에서 발생하는 문제점에 대해 소개하고, 이들을 해결하기 위한 통신 기술적 고려사항을 다루고자 했다. 노지 스마트팜 환경에 적용하기 위한 후보 기술로 LoRa, Sigfox, NB-IoT, WiFi를 선정했고, 현재 사용되고 있는 국내 스마트팜 기술의 문제점 및 방향성을 기반으로 설치 비용, 통신 범위, 데이터 전송 속도, 배터리 수명, 가격 등을 고려하여 각각의 후보 기술을 분석하여, 최종적으로 LoRa 기술이 가장 적합한 것으로 판단했다. 자세한 기술적 분석을 위해 본 논문에서는 LoRa의 물리 계층과 Medium Access Control (MAC) 계층 기술, 그리고 보안에 대해 소개하였고, 특히 물리 계층의 변조기법, MAC 계층에서의 Class (Class A, B, C) 기반 프로토콜 동작 방법, 그리고 LoRa 버전별 보안 아키텍처에 대해 기술했다.

Abstract ▼ AI-Helper

Recently, there have been increasing interests in researches to apply wireless communication technologies for smart farm. This paper introduces the problems in the smart farm for the outdoor culture and technical considerations to solve the problems. As candidate technologies, this paper selects LoRa, Sigfox, NB-IoT, and Wi-Fi and then determines that LoRa is a suitable technology based on the CAPEX, coverage, transmission rate, battery, and the price. To provide technical analysis, this paper introduces technologies related to the physical and medium access control (MAC) layers as well as the security. Specifically, this paper includes the modulation technology in the physical layer, Class (Class A, B, and C) based protocol operations in MAC layer, and security architecture based on the LoRa version.

주제어

표/그림 (8)

표 Table 1. The biggest difficulties in introducing smart farms
표 Table 2. Comparison of IoT communication standards
그림 Fig. 1. LoRa PHY and MAC protocol stack [7]
그림 Fig. 2. Block diagram of an LUT-based CSS transmitter [7]
그림 Fig. 3. Network topology of LoRaWAN [11]
그림 Fig. 4. Class A receive slot timing [13]
그림 Fig. 5. Class B receive slot timing [11]
그림 Fig. 6. Class C receive slot timing [11]

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