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임시 기지국·선형 패킷 결합으로 ‘끊기지 않는’ 저전력 광역 네트워크 구축
부산대학교(총장 차정인)는 공과대학 정보컴퓨터공학부 김종덕 교수 연구팀이 개발한 ‘고신뢰성 저전력 장거리 통신 기술’을 최근 미국 특허분석 및 특허거래 전문기업인 AST(Allied Security Trust, 연합보증트러스트)에 8만 달러 규모로 기술이전(특허양도)했다고 20일 밝혔다.
연구팀이 개발한 ‘로라 통신 시스템의 신뢰성 있는 통신을 위한 네트워크 코딩 방법 및 장치(Network Coidng Method and Apparatus for Reliable Communication of LoRa System)’는 저전력 광역 네트워크 내 신뢰성 있는 통신을 위한 네트워크 코딩 기술을 제안한 것이다.
‘로라(Long-Range Sub-Ghz Module, LoRa)’는 915Mhz의 무선통신으로, 저전력·장거리(Low Power Wide Area Network, LPWAN) 통신기술 표준 중 하나다. 기존 Zigbee나 Wi-Fi 통신 모듈 대비 저전력으로 효율이 좋고, 100m 이내의 짧은 유효 거리를 가졌던 기존 통신방식에 비해 유효거리가 1km 이상으로 장거리 통신을 지원한다.
로라는 가장 기본적인 매체접근 제어프로토콜인 Aloha(알로하)를 사용하는데, 이 방식은 전송할 데이터가 있을 경우 누군가 이미 채널을 사용 중이라도 상황을 고려하지 않고 바로 전송한다. 때문에 신호 충돌에 약하고, 전송 실패로 재전송을 하게 되면서 전력 등 에너지 소비가 커진다.
- 또, 네트워크 구성 장치의 접속 방식으로 Star-of-Star 토폴로지*를 활용하는 로라는 단말이 전송한 데이터를 다수의 게이트웨이(기지국) 중 하나 이상이 수신하면 네트워크 서버로 전송해 데이터 전달이 잘 되도록 한다. 하지만, Massive IoT(대규모 사물인터넷)와 같이 복잡한 송수신이 발생하는 환경에서 통신이 잘 되지 않는 음영지역이 발생할 경우 추가적으로 게이트웨이를 개설하는 전략 외에는 대안이 없다.
* 토폴로지: 통신에 참여하는 컴퓨터와 리피터, 라우터, 허브와 같은 네트워크 장비들 간의 물리적 연결 형태.
이번 연구에서는 규모 있는 설비 투자가 필요한 정식 게이트웨이를 늘리는 대신 비교적 간편한 임시 게이트웨이를 단말과 게이트웨이 사이에 배치하는 한편, 다수의 패킷(packet, 데이터 전송단위)을 모아주는 ‘선형 패킷 결합’이라는 네트워크 코딩 기법을 도입해 전송 패킷이 기존 기지국에 곧바로 도달하지 않더라도 수신될 가능성을 높였다. 손실되는 패킷을 최소화하고 전력 및 채널 자원 낭비를 감소시켜 신뢰성 높은 저전력 광역 네트워크 구축을 가능하게 한 것이다.
이번 연구는 정보통신기획평가원(IITP)의 지역지능화혁신인재양성사업 지원을 받은 부산대 IoT 및 지능정보 기반 동남권 제조 IT 기술 혁신 및 인재양성 사업(동남권 그랜드 ICT 연구센터)으로 수행됐으며, 부산대 정보컴퓨터공학부 김종덕 교수와 김동현 연구교수, 변승규 연구원(현 신라대 조교수), 허준환 연구원, 이재민 연구원 등이 참여했다.
