LoRaWAN

Z Wikipedii, wolnej encyklopedii
Przejdź do nawigacji Przejdź do wyszukiwania

LoRa (ang. Long Range) lub LoRaWAN (ang. LoRa Wide Area Network) – protokół i system komunikacji bezprzewodowej dalekiego zasięgu o małej mocy (LPWAN), przeznaczony do zastosowań komunikacji między urządzeniami internetu rzeczy (IoT/M2M)[1]. Maksymalne odległości między urządzeniami a stacjami bazowymi wynoszą 10–15 km[2] (aczkolwiek absolutny rekord odległości z czwartku 16 marca 2020 to 832 km[3] w przypadku istnienia tzw. zjawiska tropo ducting w atmosferze). Szybkość transmisji danych w systemie LoRa wynosi między 0,3 kb/s a 37,5 kb/s[2]. Z racji technik użytych w celu minimalizacji użycia energii, LoRa nie jest odpowiednia dla usług czasu rzeczywistego a jedynie dla tych aplikacji, w których można tolerować opóźnienia.

LoRa wykorzystuje wolne od licencji sub-gigahercowe pasma częstotliwości radiowych (tzw. Pasmo ISM), takie jak 169 MHz, 433 MHz, 868 MHz (Europa) i 915 MHz (Ameryka Północna).

Przyjęta topologia sieci to tzw. rozszerzona gwiazda (ang. star-of-stars) – element centralny jest otoczony elementami pośrednimi – tzw. bramkami (ang. gateways), które komunikują się z urządzeniami końcowymi. Maksymalną ilość urządzeń końcowych szacuje się na 15 000 na bramkę, lecz oczekuje się, że nowsze wersje sprzętu pozwolą na co najmniej potrojenie pojemności sieci[2]. Im większa liczba urządzeń końcowych w komórce, tym mniejsza przepływność sieci[4].

W warstwie radiowej LoRa używa techniki modulacji z widmem rozproszonym CSS (ang. chirp spread spectrum), która jest uznawana za pierwszą niskokosztową implementację tego rodzaju modulacji do zastosowań komercyjnych.

Zagadnienia związane są z LoRaWAN są wspierane przez stowarzyszenie LoRa Alliance[5]. Głównym celem ogranizacji są zapewnienie interoperacyjności produktów LoRaWAN oraz promocja technologii. Obecnie stowarzyszenie liczy ponad 500 członków, w tym IBM, MicroChip, Orange, Cisco, KPN, Swisscom, Semtech, Bouygues Telecom, Singtel, Proximus i MikroTik.

Plusy i minusy[edytuj | edytuj kod]

Sieć LoRa jest protokołem, który charakteryzuje się niskim zapotrzebowaniem na energię urządzenia wykorzystywanego do komunikacji. Protokół ten dostosowuje moc nadajnika i szybkość transmisji do aktualnych warunków propagacyjnych (rozprzestrzeniania się fal). W praktyce oznacza to długi czas pracy czujnika na jednej baterii, a niekiedy całkowitą rezygnację z zasilania bateryjnego. Stosuje się wówczas niewielkie ogniwa fotowoltaiczne, bądź też elementy piezoelektryczne, z których zostaje pozyskiwana energia.

Protokół LoRa ma zasięg sięgający kilkunastu kilometrów. Pod tym względem przeważa nad rozwiązaniami takimi jak Bluetooth i WiFi.

Korzystanie ze standardu LoRa nie wiąże się z opłatami licencyjnych za częstotliwości. W systemie LoRa używane są nielicencjonowane pasma częstotliwości (433 MHz, 868 MHz, a także 915 MHz). Do sieci LoRa jednocześnie można podłączyć wiele urządzeń, przez co protokół ten sprawdza się w przypadku wykorzystania go jako rozwiązania komunikacyjnego dla miast.

Minusem protokołu LoRa jest szybkość transmisji danych. Mieści się ona w przedziale 0,3-37,5 kbps. Uniemożliwia ona urządzeniom przesyłanie dużych rozmiarów danych, pozwala natomiast na pracę sieci czujników.

Kolejnym ograniczeniem sieci LoRa jest wysoka cena modułów komunikacyjnych[6].

Przypisy[edytuj | edytuj kod]

  1. N. Sornin, M. Luis, T. Eirich, T. Kramp, and O. Hersent, “LoRa Specification 1.0,” Lora Alliance Standard specification., Jan. 2015., www.lora-alliance.org.
  2. a b c Marco Centenaro, Lorenzo Vangelista, Andrea Zanella, and Michele Zorzi: “Long-Range Communications in Unlicensed Bands: the Rising Stars in the IoT and Smart City Scenarios”, IEEE Wireless Communications, Oct. 2016.
  3. The Things Network Global Team, LoRaWAN® distance world record broken, twice., www.thethingsnetwork.org, 21 kwietnia 2020 [dostęp 2020-04-27] (ang.).
  4. Ferran Adelantado, Xavier Vilajosana, Pere Tuset-Peiro, Borja Martinez, Joan Melià-Seguí, Thomas Watteyne, „Understanding the Limits of LoRaWAN”, IEEE Communications Magazine, January 2017.
  5. Home page | LoRa Alliance®, lora-alliance.org [dostęp 2020-07-09] (ang.).
  6. LoRa – energooszczędna, długodystansowa sieć w natarciu, www.magazynprzemyslowy.pl [dostęp 2019-07-16] (pol.).