LoRa چیست؟ معرفی کامل تکنولوژی برد بلند و کم‌مصرف

LoRa چیست؟

LoRa مخفف Long Range به معنی «برد بلند» است. این تکنولوژی یک روش مدولاسیون رادیویی است که توسط شرکت Semtech توسعه یافته و در شبکه‌هایی با نام LoRaWAN (LoRa Wide Area Network) به کار می‌رود.
هدف اصلی LoRa ارسال داده‌های کوچک با فاصله‌های زیاد و مصرف انرژی پایین است، نه انتقال داده‌های سنگین و پرسرعت.

LoRa چه ویژگی‌هایی دارد؟

• • برد طولانی: بسته به شرایط محیطی، LoRa می‌تواند داده‌ها را از چند صد متر در محیط‌های بسته تا چند کیلومتر در فضای باز ارسال کند.

• • مصرف انرژی بسیار پایین: مناسب برای دستگاه‌هایی که با باتری کار می‌کنند و نیاز به بازدهی طولانی مدت دارند.

• • قابلیت نفوذ بالا: توانایی عبور سیگنال از موانع مثل دیوارها و ساختمان‌ها نسبت به تکنولوژی‌های دیگر مانند WiFi و بلوتوث بیشتر است.

• • شبکه‌های گسترده: قابلیت پشتیبانی از هزاران دستگاه در یک شبکه با استفاده از معماری ستاره‌ای (Star).

ساختار شبکه LoRaWAN

شبکه LoRaWAN معمولاً شامل سه بخش اصلی است:

1. 1. دستگاه‌های پایانه (End Devices): سنسورها و تجهیزات که داده‌ها را ارسال می‌کنند.

1. 1. گیت‌وی (Gateway): وظیفه دریافت سیگنال‌ها از دستگاه‌ها و ارسال به سرور مرکزی را دارد.

1. 1. سرور شبکه (Network Server): مدیریت داده‌ها، امنیت و ارتباط با برنامه‌های کاربردی.

کاربردهای LoRa

• • کشاورزی هوشمند: پایش رطوبت خاک، دما، نور و آبیاری هوشمند در مزارع بزرگ.

• • شهر هوشمند: کنترل روشنایی خیابان‌ها، نظارت بر کیفیت هوا، مدیریت پسماند و پارکینگ.

• • صنعت: نظارت بر تجهیزات، پایش وضعیت ماشین‌آلات و مدیریت انرژی.

• • محیط زیست: اندازه‌گیری پارامترهای زیست‌محیطی مثل رطوبت، دما و کیفیت هوا در مناطق وسیع.

مزایای LoRa نسبت به سایر فناوری‌ها

فناوری	برد	مصرف انرژی	سرعت انتقال داده	هزینه استفاده
LoRa	تا چندین کیلومتر	بسیار پایین	پایین	پایین
WiFi	تا چندصد متر	بالا	بالا	متوسط
بلوتوث	چند متر	پایین	متوسط	پایین
سلولار (4G/5G)	کیلومترها	بالا	بسیار بالا	بالا

چالش‌ها و محدودیت‌ها

• • سرعت پایین انتقال داده: مناسب برای داده‌های کوچک و با فاصله زمانی زیاد.

• • وابستگی به زیرساخت گیت‌وی: برای پوشش وسیع نیاز به نصب گیت‌وی‌های متعدد است.

• • امنیت: اگرچه LoRaWAN پروتکل‌های امنیتی دارد، اما باید در طراحی شبکه به امنیت داده‌ها توجه ویژه شود.

نگاهی دقیق تر به LoRa

لورا از باندهای فرکانس رادیویی زیر گیگاهرتز بدون نیاز به مجوز (license-free sub-gigahertz) مانند 923 مگاهرتز (آسیا) استفاده می‌کند.
این ویژگی انتقال دوربرد با کم‌ترین مصرف برق را امکان پذیر می‌کند.
این فناوری لایه فیزیکی را پوشش می‌دهد، در حالی که سایر فناوری‌ها و پروتکل‌ها مانند LoRaWAN (شبکه منطقه‌ای با دامنه گسترده) لایه های بالایی را پوشش می‌دهند.
دستگاه های لورا دارای قابلیت موقعیت مکانی هستند که برای موقعیت‌های سه گانه دستگاه ها استفاده می‌شود.

استفاده از LoRa در دیتالاگرها، راهکاری کم‌مصرف برای انتقال داده

دیتالاگرها به‌عنوان دستگاه‌های ثبت و ذخیره داده‌های محیطی، نیازمند انتقال اطلاعات به سیستم‌های مرکزی برای تحلیل و مانیتورینگ هستند! اگر با دیتالاگر‌ها آشنایی ندارید، توصیه می‌کنم مقاله‌ی دیتالاگر چیست را مطالعه کنید.
برای این مورد، ما می‌توانیم از لورا استفاده کنیم. استفاده از فناوری LoRa در دیتالاگرها، امکان ارسال بی‌سیم داده‌ها را با برد بسیار طولانی و مصرف انرژی بسیار پایین فراهم می‌کند.
این ویژگی باعث می‌شود دیتالاگرهای مجهز به LoRa بتوانند در فضاهای گسترده صنعتی، کشاورزی هوشمند و آزمایشگاه‌های بزرگ بدون نیاز به سیم‌کشی پیچیده، داده‌ها را به گیت‌وی‌های مرکزی ارسال کنند. در نتیجه، هزینه‌های نصب کاهش یافته و انعطاف‌پذیری سیستم افزایش می‌یابد.
 طبق تست هایی که انجام داده‌ایم متوجه شدیم میزان مصرف انرژی لورا بشدت پایین است که همین یک ویژگی بسیار مهم و کاربردی به‌حساب می‌آید.
به‌علاوه، مصرف پایین انرژی LoRa موجب می‌شود باتری دستگاه‌های دیتالاگر مدت‌زمان طولانی‌تری دوام بیاورد که برای پروژه‌های طولانی‌مدت و در مکان‌های دورافتاده بسیار حائز اهمیت است.

آینده لورا و اینترنت اشیا

با رشد روزافزون IoT و نیاز به دستگاه‌های کم‌مصرف با برد بلند، تکنولوژی لورا به یکی از ستون‌های اصلی ارتباطات بی‌سیم تبدیل خواهد شد.
LoRa یک تکنولوژی بی‌سیم انقلابی برای اتصال دستگاه‌های اینترنت اشیا در فواصل طولانی با مصرف انرژی کم است. با توجه به مزایای فراوان و کاربردهای متنوع، کسب‌وکارها و سازمان‌ها می‌توانند از این فناوری برای بهبود کارایی، کاهش هزینه‌ها و توسعه سیستم‌های هوشمند بهره‌مند شوند.
امروزه تکنولوژی LoRa، نقش مهمی را در خانه‌های هوشمند و اینترنت اشیاء ایفا می‌کند.