TABLE OF CONTENTS:
W #6 blogu z cyklu IoT Hacks mieliście okazję przeczytać o protokole LoRaWAN. Dziś więcej o LoRa czyli sercu tego rozwiązania.
Od czasu stworzenia LoRa, solidnego i niskoenergetycznego łącza radiowego, które zyskało miano jednej z najpopularniejszych technologii w świecie IoT, mija już 12 lat. Wyjątkowo niskie zużycie energii, wysoki poziom bezpieczeństwa, duży zasięg i łatwość użycia uczyniły LoRa wiodącą technologią na błyskawicznie rozwijającym się rynku IoT, wykorzystywaną w aplikacjach transportowych, smart metering i smart-city.
Zawarte w rozwiązaniu LoRa techniki modulacji są inspirowane sposobem, który delfiny i nietoperze wykorzystują na co dzień do komunikacji i pokonywania przeszkód na swojej drodze. Modulacja Chirp Spread Spectrum wykorzystana w LoRa potwierdziła swoją niezawodność w rozwiązaniach takich jak sonary i radary już na wiele lat przed rozkwitem IoT. Pierwszy chip LoRa trafił na rynek za sprawą firmy Semtech w 2012 roku i z miejsca stał się poważną konkurencją dla wszystkich dostępnych wcześniej chipów RF. Aby zachować odpowiedni standard tej technologii, powołano do życia specjalną organizację non-profit – LoRa Alliance.
W ciągu kilku lat od ogłoszenia pierwszego chipu, warstwa fizyczna LoRa została zaopatrzona w solidny i bezpieczny protokół LPWAN (low-power, wide-area network) zwany LoRaWAN. Zasadniczą wadą LoRa był brak możliwości komunikacji z urządzeniami mobilnymi, takimi jak smartfony, które mogłyby być wykorzystywane do konfiguracji oraz rutynowych czynności serwisowych, takich jak aktualizacja firmware’u, ze względu na niskie pasma ISM (433MHz, 868MHz, 915MHz), na których działa LoRa, a urządzenia inteligentne nie.
W 2017 roku LoRa w celu rozwiązania tego problemu znalazła dla siebie nową przestrzeń w paśmie ISM 2,4GHZ. Firma Semtech przedstawiła serię układów SX128x, które mogły swobodnie pracować w dobrze znanym paśmie 2,4GHz, współdzieląc zarówno LoRa jak i Bluetooth Low Energy (BLE) na tym samym sprzęcie radiowym. Dzięki połączeniu dwóch najpopularniejszych technologii IoT powstało niemal idealne rozwiązanie dla standardowych zastosowań, zachowujące korzyści z obu światów – duży zasięg i niezawodność LoRa oraz kompatybilność z inteligentnymi urządzeniami poprzez BLE.
Standard LoRa 2.4GHz działa w czterech kanałach pomiędzy Bluetooth Low Energy oraz WiFi dobranymi tak, aby zminimalizować możliwość wzajemnej interferencji tych technologii. W urządzeniach typu end-node dostępne są 3 kanały typu Join/Transmit (2403MHz, 2425MHz, 2479MHz) oraz 1 typu Receive (2423MHz). Szerokość pasma każdego z kanałów zwiększono do 812.5kHz z 500kHz w niższych pasmach ISM oraz całkowicie zniesiono limit czasu zajętości pasma który do tej pory wynosił od 0.1% – 1% dla transmisji z urządzenia do gatewaya (uplink). Umożliwia to np. monitorowanie procesów w czasie rzeczywistym oraz bezproblemową, bezprzewodową aktualizację oprogramowania (On The Air Update). Zarówno brak “duty-cycle limitaion”, jak i znaczne zwiększenie przepustowości łącza z około 5.5kbit/s do 253.91kbit/s, umożliwiają zastosowanie technologii LoRa w projektach, w których poprzednio właśnie te dwa aspekty nie pozwalały na jej użycie.
Czy LoRa 2.4GHz przejmie kontrolę nad światem IoT? Można przypuszczać, że tak – ale jak zwykle bywa, rynek to zweryfikuje.
