A LoRa egy nagy hatótávolságú és kis teljesítményű vezeték nélküli kommunikációs rendszer, amely kis mennyiségű adatot képes nagy távolságokra küldeni. Ez a két tulajdonság teszi vonzó megoldássá az IoT és IIoT iparágakban való alkalmazáshoz.
A LoRaWAN (long range vast area network) a LoRa modulációra épülő protokoll. Ez egy olyan szoftverréteg, amely meghatározza, hogy az eszközök hogyan használják a LoRa hardvert, azaz az üzenetek továbbítására és a formátum típusára.
Mi az a LoRa?
A LoRa egy mozaikszó, ami a long range (nagy hatótávolság) kifejezésből ered. Ez a Semtech egyik hatékony, nagy hatótávolságú és alacsony energiafogyasztású vezeték nélküli kommunikációs rendszere.
„A LoRa eszközök meggyőző tulajdonságokat kínálnak az IoT-alkalmazások számára, beleértve a nagy hatótávolságú kommunikációt, az alacsony energiafogyasztást és a biztonságos adatátvitelt. A technológia nyilvános, magán- vagy hibrid hálózatokban is használható, és nagyobb hatótávolságot biztosít, mint a cellás hálózatok.”
Semtech
A LoRa nagy hatótávolságú kommunikációs és alacsony energiafogyasztási jellemzői miatt ideális az ipari IoT-alkalmazásokhoz. Emellett világszerte számos új kihívást old meg a vidéki és városi területeken, beleértve az éghajlatváltozást, a környezetszennyezést és a természeti katasztrófákat.
Egyszerűsége és vonzó beruházási lehetőségei miatt széles körben alkalmazzák a közlekedésben, a gyártásban, a mezőgazdaságban, a háztartási készülékekben, sőt egyes esetekben még a viselhető eszközökben is.
Hogyan működik a LoRa?
A LoRa egy vezeték nélküli modulációs technika, amely a Chirp Spread Spectrum (CSS) technológián alapul. A készülék csipogó impulzusokkal kódolja a rádióhullámokra vonatkozó információkat. A moduláció különösen ellenálló a zavarokkal szemben, és a hardveres képességektől függően nagy távolságokon keresztül is fogható.
Nézze meg ezt a videót, amelyben Richard Wenner elmagyarázza a CSS működését:
A LoRa ideális olyan alkalmazásokhoz, amelyek kis mennyiségű adatot továbbítanak alacsony bitsebességgel. Az adatok más vezeték nélküli technológiákhoz képest (például Wi-Fi, Bluetooth, ZigBee) nagyobb hatótávolságon keresztül továbbíthatók. Ezáltal a LoRa ideális az érzékelőadatok alacsony energiafogyasztású üzemmódban történő küldésére.
Ezenkívül a LoRa használható a licencmentes szub-gigahertz-es sávszélességen, például a 915 MHz, 868 MHz és a 433 MHz sávszélességen. A rendszer 2,4 GHz-en is működtethető, ami a hatótávolság rovására sokkal nagyobb adatátviteli sebességet tesz lehetővé. Ezek a frekvenciák az ISM-sávokba tartoznak, amelyeket nemzetközileg ipari, tudományos és orvosi célokra tartanak fenn.
Mi az a LoRaWAN?
A LoRaWAN specifikáció egy LoRa alapú, alacsony energiaigényű, nagy kiterjedésű hálózati szabvány. Úgy tervezték, hogy vezeték nélkül csatlakoztassa az akkumulátorral működő eszközöket az internethez regionális, nemzeti és globális hálózatokban.
A LoRaWAN az a szoftverréteg, amely meghatározza, hogy az eszközök hogyan használják a LoRa hardvert, például mikor és milyen formátumban továbbítsák az adatokat. A protokoll fejlesztését és karbantartását a LoRa Alliance végzi.
A legfontosabb, hogy a LoRaWAN specifikáció olyan szabvány, amely lehetővé teszi a más gyártók eszközei közötti zökkenőmentes integrációt. Ez az egyetlen tényező az egyik oka annak, hogy a LoRa technológia felgyorsult az IoT-iparban.
Hogyan működik a LoRaWAN?
A LoRaWAN architektúra négy fő összetevőből áll:
- Végcsomópontok
- Átjáró
- Hálózati kiszolgáló
- Alkalmazáskiszolgáló
Ebben az architektúrában látható, hogy a LoRa és a LoRaWAN hogyan teszi lehetővé a peremeszközök széles és sűrű hálózatainak összekapcsolását. Ennek köszönhetően több ezer csomópont adatainak rögzítése és felügyelete végezhető el kezelhető módon.
Végcsomópontok – A hálózat végén található eszközök. Általában érzékelőkkel vannak felszerelve az adatok rendszeres gyűjtésére és ellenőrzésére. Ezek általában egy alacsony teljesítményű mikrovezérlő formájában érkeznek, amely hosszú évekig karbantartás nélkül alkalmazható a terepen, és egy alacsony teljesítményű LoRa-adóegységgel van felszerelve az adatcsomagok átjáróhoz történő küldése érdekében.
Átjárók – A LoRaWAN átjárók képezik a hidat a csomópontok és a hálózat között. A LoRa-koncentrátor segítségével fogadják az információkat a végcsomópontoktól, majd az interneten vagy a magánhálózati infrastruktúrán keresztül továbbítják az adatokat a hálózati szerverre. Az átjárókat alapvetően csomagtovábbítónak tekintik, mivel ez az elsődleges funkciójuk.
Hálózati kiszolgáló – A Cloud LoRa szerver konszolidálja az összes adatot, amelyet az átjáróktól kap, és feltölti az alkalmazáskiszolgálóra. Példa egy hálózati kiszolgálóra a The Things Network (TTN) rendszerben.
Alkalmazáskiszolgáló – Az alkalmazáskiszolgáló lehetővé teszi az adatok vizuális vagy analitikus értelmezését. Az adatpontokat egy platformon belül is integrálhatja, hogy olyan következményekkel járjon, mint például az esővíz-szivattyúk bekapcsolása mezőgazdasági forgatókönyvek esetén, vagy ablakok kinyitása az üvegházban egy bizonyos páratartalom fenntartása érdekében. Beállíthatja az értesítési szolgáltatásokat is, hogy a rendszer értesítse a mérnököt egy lehetséges probléma felmerülése esetén.
Hogyan használják jelenleg a LoRa-t?
A LoRa technológia számos olyan alkalmazáshoz alkalmas, amely időszakos felügyeletet igényel különböző érzékelőkkel. Az alkalmazások közé tartozik többek között az egészségügy, a mezőgazdaság, az intelligens városok, a mérés, az ellátási lánc és a logisztika. Vannak olyan speciális alkalmazások, ahol a technológia a legalkalmasabb. Ezekhez az alkalmazásokhoz az érzékelő-csomópontokat távoli helyeken kell elhelyezni, ahol nagyon kevés karbantartásra van szükség vagy egyáltalán nincs szükség rá.
A mezőgazdaság és a környezeti megfigyelés a LoRa elsődleges alkalmazási területei. Jellemzően olyan vidéki helyszíneken használják, ahol nincs mobilkommunikáció vagy a kis hatótávolságú kommunikációhoz szükséges infrastruktúra.
Hogyan kezdhetek bele a LoRa technológiába?
Az elmúlt öt évben a LoRa technológia felgyorsult, mivel a vezető Semtech létrehozta és továbbfejlesztette adó-vevő chipjeit és átjáró chipjét. Számos gyártó használja a LoRa chipeket néhány innovatív, kisebb teljesítményű csomópont és átjáró létrehozására, amelyek tökéletesek a prototípusok készítéséhez. Számos beszállítónknak köszönhetően a Distrelec a fejlesztői kártyák, érzékelőcsomópontok és átjárók széles választékát kínálja.
