[파이썬] IoT 통신을 위한 LoRa 및 NB-IoT 소개

05 Sep 2023

python

IoT (Internet of Things)는 우리의 일상 생활에 더 많은 연결성과 자동화를 가져와줍니다. 그러나 이러한 기기들이 통신을 위해 사용하는 네트워크는 다양하며, 그 중에서도 LoRa 및 NB-IoT는 많은 관심을 받고 있습니다. 이번 글에서는 LoRa와 NB-IoT의 개요와 사용법을 살펴보겠습니다.

LoRa (Long Range)

LoRa는 장거리 통신을 위한 무선 프로토콜입니다. 낮은 전력 소비, 긴 전송 거리, 넓은 커버리지를 갖추고 있어 IoT 기기와의 통신에 적합합니다. LoRa는 지능형 머신 네트워크 (LPWAN) 기술로 분류되며, 주로 배터리 수명이 긴 장치와 긴 거리를 필요로 하는 응용 프로그램에서 사용됩니다.

LoRa는 전 세계적으로 사용되는 ISM 주파수 대역을 이용하여 동작합니다. 따라서 라이선스 비용이 없으며, 사용자가 자유롭게 활용할 수 있습니다. 네트워크 구성은 LoRa 게이트웨이와 LoRa 기기로 이루어져 있습니다. 게이트웨이는 기기에서 수집한 데이터를 서버로 전송하고, 반대로 서버에서 게이트웨이를 통해 기기에 데이터를 전송합니다.

다음은 LoRa를 활용한 기기 간 통신 예제입니다.

import lorawan

# LoRa 데이터 보내기
def send_lora_data(data):
    lora = lorawan.LoRaWAN()
    lora.set_data_rate("SF12BW125")

    if lora.join():
        lora.send(data)
        print("데이터 전송 완료")
    else:
        print("네트워크 연결 실패")

# LoRa 데이터 수신하기
def receive_lora_data():
    lora = lorawan.LoRaWAN()

    if lora.join():
        data = lora.receive()
        print("수신된 데이터:", data)
    else:
        print("네트워크 연결 실패")

위의 예제에서는 lorawan 라이브러리를 사용하여 LoRa 데이터를 보내고 받는 방법을 알아봤습니다. 먼저 send_lora_data 함수에서는 LoRaWAN 객체를 생성하고, 데이터 전송에 필요한 데이터 전송률을 설정한 후 네트워크에 연결합니다. 연결이 성공하면 데이터를 전송하고, 실패하면 실패 메시지를 출력합니다.

그리고 receive_lora_data 함수에서도 마찬가지로 LoRaWAN 객체를 생성하고 네트워크에 연결합니다. 연결이 성공하면 수신된 데이터를 출력하고, 실패하면 실패 메시지를 출력합니다.

NB-IoT (Narrowband IoT)

NB-IoT도 LoRa와 마찬가지로 LPWAN 기술을 사용하여 IoT 통신에 적합한 통신 기술입니다. NB-IoT는 넓은 커버리지, 낮은 전력 소비 및 저렴한 소비자 장치를 특징으로 합니다. 네트워크 연결은 4G 또는 5G 기반의 기지국을 통해 이루어지며, 모바일 운영자가 제공하는 네트워크를 사용하여 통신합니다.

NB-IoT는 다양한 응용 분야에서 사용될 수 있습니다. 예를 들어 스마트 미터링, 환경 모니터링, 스마트 건축물 등에서 사용될 수 있습니다.

NB-IoT를 사용하는 방법은 LoRa와 다소 다릅니다. 네트워크에 연결하고 데이터를 전송하는 방법은 각 통신사별로 다를 수 있으며, 제공되는 API를 사용하여 개발합니다.

import requests

# NB-IoT 데이터 보내기
def send_nbiot_data(data):
    url = "http://api.example.com/nbiot"
    headers = {"Content-Type": "application/json"}
    payload = {"data": data}

    response = requests.post(url, headers=headers, json=payload)

    if response.status_code == 200:
        print("데이터 전송 완료")
    else:
        print("데이터 전송 실패")

# NB-IoT 데이터 수신하기 (예시)
def receive_nbiot_data():
    url = "http://api.example.com/nbiot"

    response = requests.get(url)

    if response.status_code == 200:
        data = response.json()
        print("수신된 데이터:", data)
    else:
        print("데이터 수신 실패")

위의 예제에서 send_nbiot_data 함수는 HTTP POST 요청을 사용하여 데이터를 전송하는 방법을 보여줍니다. url, headers 및 payload를 설정한 후 requests.post 메소드를 사용하여 전송합니다. 전송이 성공하면 성공 메시지를 출력하고, 실패하면 실패 메시지를 출력합니다.

또한 receive_nbiot_data 함수에서는 HTTP GET 요청을 사용하여 데이터를 수신하는 방법을 보여줍니다. url을 설정한 후 requests.get 메소드를 사용하여 데이터를 받아옵니다. 성공적으로 수신되면 데이터를 출력하고, 실패하면 실패 메시지를 출력합니다.

결론

이번 글에서는 IoT 통신을 위한 LoRa와 NB-IoT에 대해 소개하였습니다. LoRa는 장거리 통신에 적합하고, 낮은 전력 소비와 넓은 커버리지를 제공합니다. NB-IoT는 좁은 대역폭을 사용하여 저전력 장치에 적합하며, 기지국을 통해 데이터를 전송합니다.

각각의 통신 방법에는 장단점이 있으며, 사용하는 환경과 요구사항에 따라 선택할 수 있습니다. 이러한 IoT 통신 기술들은 더 많은 혁신과 편의성을 가져다줄 것으로 기대되며, 계속해서 발전해나갈 것입니다.