LoRa är ett trådlöst lågeffekt-kommunikationssystem med lång räckvidd som kan skicka små mängder data över stora avstånd. Dessa två funktioner gör det till en attraktiv lösning för användning inom IoT- och IIoT-branschen.
LoRaWAN (long range vast area network) är protokollet som byggts över LoRa-moduleringen. Det är ett lager mjukvara som definierar hur enheter använder LoRa-hårdvaran, dvs när de överför meddelanden och typ av format.
Vad är LoRa?
LoRa är en sammanslagning av “long range” (lång räckvidd). Det är ett av de effektiva trådlösa lågeffekt-kommunikationssystemen med lång räckvidd som utvecklats av Semtech.
”LoRa-enheter erbjuder övertygande funktioner för IoT-applikationer inklusive långväga kommunikation, låg strömförbrukning och säker dataöverföring. Tekniken kan användas av offentliga, privata eller hybrida nätverk och ger större räckvidd än mobilnät.” Av Semtech
Den långväga kommunikationen och LoRa-funktioner med låg effekt gör den idealisk för industriella IoT-applikationer. Dessutom löser tekniken många nya utmaningar i landsbygdsområden och stadsområden världen över, inklusive klimatförändringar, föroreningar och naturkatastrofer.
På grund av sin enkelhet och attraktiva investeringar antas den allmänt inom transport, tillverkning, jordbruk, hushållsapparater och till och med, i vissa fall, bärbara enheter.
Hur fungerar LoRa?
LoRa är en trådlös moduleringsteknik baserad på tekniken Chirp Spread Spectrum (CSS). Den kodar information på radiovågor med hjälp av ultrakorta pulser (chirp pulses). Moduleringen är speciellt tålig mot störningar och kan tas emot över stora avstånd beroende på hårdvarufunktionerna.
Se videon från Richard Wenner, som förklarar hur CSS fungerar:
LoRa är perfekt för applikationer som överför små mängder data med låga bithastigheter. Data kan överföras över ett mer utökat avstånd än andra trådlösa tekniker som Wi-Fi, Bluetooth, ZigBee. Detta gör LoRa perfekt för att skicka sensordata med låg effekt.
Dessutom kan LoRa användas på licensfria sub-gigahertz-bandbredder som 915MHz, 868MHz och 433MHz. Den kan också drivas på 2.4 GHz för avsevärt högre datahastigheter till kostnaden området. Dessa frekvenser faller inom ISM-banden som är reserverade internationellt för industriella, vetenskapliga och medicinska ändamål.
Vad är LoRaWAN?
LoRaWAN-specifikationen är en långdistansnätverksstandard för låg effekt baserad på LoRa. Den är utformad för att trådlöst ansluta batteridrivna enheter till internet i regionala, nationella och globala nätverk.
LoRaWAN är mjukvarulagret som avgör hur enheter använder LoRa-hårdvaran, till exempel när de överför data och vilken typ av format. Protokollet i sig utvecklas och underhålls av LoRa Alliance.
Viktigast är att LoRaWAN-specifikationen är en standard som möjliggör sömlös integration mellan enheter från olika tillverkare. Den här enskilda faktorn är en av anledningarna till att LoRa-tekniken har accelererat i IoT-branschen.
Hur fungerar LoRaWAN?
LoRaWAN-arkitekturen innehåller fyra huvudkomponenter:
- Ändpunkter
- Gateway
- Nätverksserver
- Applikationsserver
I den här arkitekturen kan du se hur LoRa och LoRaWAN möjliggör anslutning av breda och täta nätverk av “edge”-enheter. Detta gör att du kan hämta in och övervaka data från tusentals punkter på ett hanterbart sätt.
Ändpunkter – Enheter som ligger i yttersta änden av nätverket. De är vanligtvis utrustade med sensorer för att regelbundet samla in och övervaka data. De är vanligtvis i form av en lågeffekt-mikrokontroller som kan placeras i fält under många år utan underhåll och utrustad med en strömsnål LoRa-sändare för att skicka datapaket till gateway:en.
Gateways – LoRaWAN Gateways are the bridge between the nodes and the network. They Gateways – LoRaWAN Gateways är kopplingen mellan punkter (noder) och nätverk. De får informationen från ändpunkterna med en LoRa-koncentrator och vidarebefordrar sedan data till nätverksservern via internet eller privat nätverksinfrastruktur. Gateways essential betraktas som en paketförmedlare eftersom det är den primära funktionen de utför.
Nätverksserver – Cloud LoRa-servern samlar all data den tar emot från gateways och laddar upp den till applikationsservern. Ett exempel på en nätverksserver skulle vara The Things Network (TTN).
Applikationsserver – Applikationsservern tyder data visuellt eller analytiskt. Du kan också integrera datapunkterna i en plattform för att åtgärda en konsekvens som att sätta på regnvattenpumpar i jordbrukssammanhang eller öppna fönster i växthus för att hålla en viss luftfuktighet. Du kan även ställa in aviseringstjänster för att meddela en tekniker när ett potentiellt problem kan tänkas uppstå.
Hur används LoRa för närvarande?
LoRa-tekniken är lämplig för ett brett spektrum av applikationer som kräver periodisk övervakning via olika sensorer. Applikationerna inkluderar, men är inte begränsade till, sjukvård, jordbruk, smarta städer, mätning, leveransskedjor och logistik. Det finns specifika applikationer där tekniken passar bäst, och dessa applikationer kan kräva att sensorpunkter placeras på avlägsna platser med endast litet eller inget underhåll.
Jordbruk och miljöövervakning är främsta applikationer för användning med LoRa. Vanligtvis används det på landsbygden utan mobilkommunikation eller infrastruktur för kortdistanskommunikation.
Hur kan jag komma igång med LoRa-teknik?
De senaste fem åren har LoRa-tekniken accelererat tack vare att Semtech skapat och förbättrat sina transceiver- och gateway-chip. Många tillverkare använder deras LoRa-chip för att skapa innovativa strömsnåla noder och gateways, perfekta för prototyper. Tack vare flera av våra leverantörer har Elfa Distrelec ett brett utbud utvecklingskort, sensornoder och gateways.
