LoRa - энергоэффективная технология модуляции радиочастотного сигнала для сетей LoRaWAN

LoRa (Long Range) — это уникальная по своим меркам технология модуляции широкополосной сети с низким энергопотреблением, основанная на методах модуляции, полученных из технологии CHIRP Spread Spectrum (CSS).  На сегодняшний день технология передачи данных LoRa набирает всё большую популярность среди устройств IoT и не только.

Основное предназначение технологии LoRa — это сбор простой информации малыми пакетами, передаваемыми в эфир на небольшой скорости. Информация собирается с различных датчиков и устройств, расположенных в радиусе действия основного приемника, называемого шлюзом. В свою очередь шлюз способен собирать и отсортировывать всю полученную информацию, а затем принимать решение, что делать с накопленной информацией дальше — передавать её через Интернет в облако, отправлять на другой удаленный сервер, или же отображать полученные данные пользователю.

Технология LoRa позволяет создать небольшую локальную сеть, и объединить посредством радиосвязи группу устройств, расположенных друг от друга в радиусе до пятнадцати километров. Максимальное расстояние напрямую зависит от наличия посторонних шумов, существования препятствий между приемником и передатчиком в виде бетонных строений или других сооружений. На сегодняшний день в России разрешено использование радиопередатчиков с технологией LoRa на частотных каналах 433 МГц и 868 МГц, не требующих получения лицензии на их использование. Ограничения накладываются только при расположении подобных вещательных узлов вблизи аэропортов.

Несколько значимых преимуществ технологии LoRa:

• Устройства сбора и передачи данных, использующие технологию LoRa, расходуют минимальное количество электроэнергии, и способны проработать длительное время от автономного источника питания. Малое количество сеансов связи с передачей данных, в купе с эффективной системой энергосбережения в аппаратной части, позволяет экономить ресурсы батареи, увеличивая срок автономной работы до нескольких лет.
• Технология LoRa использует минимальную мощность во время трансляции данных, не превышающую 25 мВт. В некоторых случаях сигнал ниже радиошума, окружающего нас в естественных условиях.
• Документация по технологии LoRa или оборудованию, её использующему, полностью открыта для изучения любому разработчику, и находится в свободном доступе. При желании заниматься самостоятельным проектированием устройств с технологией LoRa, у Вас не возникнет трудностей с поиском нужной документации или микросхемы — всё максимально доступно, а производство — налажено.
• В отличии от технологий WiFi и GPS/LTE, устройства LoRa не нуждаются в назначении каждому из узлов индивидуального сетевого адреса. Эта особенность накладывает определенное ограничение на количество одновременно работающих устройств.

LoRaWAN — это протокол уровня управления доступом к облачной среде (MAC). В основном используется как протокол маршрутизации сетевого уровня, поддерживаемый Альянсом LoRa, для управления связью между шлюзами LPWAN и устройствами конечных узлов.

Если пытаться говорить простым языком, то LoRaWAN — это технология, позволяющая передавать данные между базовыми станциями. Похожими задачами маршрутизации занимается оборудование каждой "соты" в сотовых сетях. Многим уже знакомо то, как выглядят "соты" — часто ретрансляторы просто висят на столбах по всему городу, образуя одну большую сеть.

Применение оборудования с технологией LoRaWAN позволяет быстро возводить точно такие же сети, и объединять между собой группы устройств. Ну а сама технология LoRa, с которой работают конечные устройства LoRa, похожа на функционирование сетей для наших мобильных телефонов. Она связывает конечные устройства с базовой станцией (шлюзом), который в дальнейшем передает наши данные в нужном направлении, используя сети LoRaWAN. Стандарт LoRaWAN определяет протокол связи и системную архитектуру сети, а LoRa — обеспечивает связь на большие расстояния на физическом уровне.

LoRa — технология нашего будущего. Она стремительно завоёвывает рынок развивающихся устройств "Интернета вещей". Яркие примеры применения быстровозводимых сетей с технологией LoRa/LoRaWAN:

• Учет показателей со счетчиков электричества и воды в жилых строениях;
• Объединение в одну сеть различных конечных устройств: счетчиков, датчиков или сенсоров на промышленных объектах, пароходах, поездах, машинах;
• Объединение в единую сеть охранных датчиков на закрытых объектах;
• Автоматизация сельского хозяйства и робототехника;
• Наблюдение за окружением, метеостанции;
• Мобильное оборудование с геопозиционированием по GPS-передатчикам, точность координирования которых составляет ±5 метров. LoRa позволяет организовать повышенную точность передвижения на открытой местности для объектов сельского хозяйства или робототехники;
• Интеграция в вендинговые аппараты, установленные в пределах радиуса действия передатчиков — для передачи данных о состоянии оборудования.