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Uno sguardo completo al protocollo LoRa

Una delle tecnologie e dei protocolli di comunicazione più significativi legati alle applicazioni efficienti dell’Internet of Things (IoT) è la tecnologia Long-Range, nota anche come protocollo LoRa.

Originariamente, il LoRa fu sviluppato da Nicolas Sornin e Olivier Seller tra il 2009 e il 2010. Questa tecnologia di trasmissione si basa sulla modulazione Chirp Spread Spectrum (CSS), una tecnica che utilizza segnali sinusoidali modulati in frequenza lineare a banda larga per codificare le informazioni. Il Chirp Spread Spectrum è ideale per applicazioni che richiedono un basso consumo energetico e un basso data rate. LoRa si concentra su cinque parametri fondamentali per la sua corretta funzionalità:

a) uno specifico layer fisico
b) potenza di trasmissione
c) fattore di diffusione
d) larghezza di banda
e) tasso di codifica

LoRaWAN opera in banda di frequenza sub-gigahertz, le cui specifiche variano da regione a regione in base a specifiche regolamentazioni:

a) 867-869 MHz (Europa)
b) 902-928 MHz (Nord America)
c) 470-510 MHz (Cina)
etc…

In generale, l’architettura LoRaWAN consiste in quattro strati di base:

  • End Point, dedicati ai dispositivi sensoriali collegati al sistema
  • Gateways, che agiscono come meccanismi di trasmissione dati per ogni endpoint in altri gateway, attraverso comunicazioni cellulari, ethernet, WiFi o satellitari.
  • Network Server, che agisce come l’intelligenza principale dell’infrastruttura, filtrando i dati ricevuti per lo scopo previsto e la verifica della sicurezza.
  • Application Server, che riceve i dati destinati all’uso particolare dell’applicazione, una volta filtrati dal Network Server.

LoRa incorpora importanti caratteristiche fondamentali, dimostrando la sua utilità per applicazioni IoT di diversa provenienza. Oltre alle sue capacità a lungo raggio che sono state trattate sopra, la durata della batteria è considerata un fattore importante per sistemi efficienti. La maggiore durata si ottiene attraverso la comunicazione asincrona dei nodi, operando e consumando energia solo quando sono richiesti per trasmettere dati agli endpoint e ai gateway. Infine la sua alta capacità di rete, dovuta al tasso di dati adattivo e ai ricetrasmettitori multicanale per ottimizzare i tassi di trasmissione dei dati e i dati simultanei ricevuti da diversi gateway.

Per quanto riguarda i meccanismi di sicurezza, utilizza la sicurezza della rete e delle applicazioni attraverso la crittografia AES e IEEE 802.15.4/2006 Annex B, per la sicurezza e l’autenticazione, così come NwkSKey (Network Session Key) e AppSKey (Application Session Key).

L’impatto di LoRa è significativo nei suoi campi di applicazione, grazie alle funzionalità che fornisce. La Smart Agriculture è stata altamente migliorata con il dispiegamento di sensori che supportano le comunicazioni wireless da 1 a 15 km di distanza, e con bassi costi. Inoltre, la tecnologia LoRa è anche utilizzata per il monitoraggio dell’energia intelligente, o Smart Grids, e consente la raccolta di dati da vaste aree e le comunicazioni wireless per il monitoraggio dell’energia. Gli Smart Buildings si affidano molto ai protocolli LoRa per il trasferimento di informazioni dai sensori per il controllo intelligente dell’illuminazione, per il monitoraggio dell’acqua, del gas o della temperatura, così come per il consumo intelligente di energia nei piani affollati.

Prendendo in considerazione la funzionalità e la robustezza del protocollo LoRa, Meteca e Briki desiderano presentarvi il modulo MBC-LR, che utilizza LoRa per applicazioni Long Range e Low Energy, supportando tutte e tre le principali bande di frequenza e la modulazione FSK per la creazione di protocolli proprietari. Maggiori informazioni su questo particolare modulo saranno presto disponibili.

Per ulteriori informazioni e domande sul mondo dell’IoT, contattate Meteca qui