پروتکل لورا (LoRa) چیست؟

پروتکل لورا LoRa ، پروتکل ارتباطی هوشمند سازی جهت خانه هوشمند بیسیم است. LoRa هیچ کدام از معایب پروتکل های RF، WiFi و KNX را ندارد!

پروتکل لورا LoRa | صفر تا صد پروتکل هوشمند سازی LoRa

پروتکل لورا LoRa | چرا لورا بهترین پروتکل هوشمندسازی جهت خانه هوشمند است؟

ارسال شده توسط

پروتکل لورا (LoRa)

پروتکل‌ لورا (LoRa)، مخفف (LONG RANGE)، جزو مدرن‌ترین شبکه‌های ارتباطی بی‌سیم است. LoRa یک فناوری ارتباطات داده بی‌سیم دیجیتال با فناوری اینترنت اشیا IoT است که توسط Cycleo of Grenoble ، فرانسه ثبت اختراع و در سال 2012 عرضه شده است.

لورا (LoRa)، یک پروتکل ارتباطی بی‌سیم و پیشرفته است و معایب پروتکل‌های KNX، Wi-Fi، NRF و RF، یعنی هزینه‌های بالای سیم‌کشی ساختمان، امنیت پائین، برد ارتباطی کم و تهدیدات بر سلامتی بر کاربران را ندارد.

Lpwan چیست؟

شبکه دوربرد کم‌توان LPWAN یا LPWA یا شبکه کم‌توان LPN نوعی شبکه ارتباطی بی‌سیم در ناحیه گسترده است که به منظور ایجاد ارتباطات دوربرد با نرخ بیت کم طراحی شده است. شبکه LPWAN عمر باتری تجهیزات را تا چند سال افزایش می‌دهد و برای سنسورها و برنامه‌هایی طراحی شده است که نیاز به ارسال مقادیر کمی از داده‌ها در مسافت‌های طولانی و چند بار در ساعت از محیط‌های مختلف دارند.

مهمترین مشخصه شبکه لورا (LoRaWAN) رویکرد غیر انحصاری توسعه این پروتکل بر بستر یک جامعه آزاد و با مشارکت مجموعه‌های مختلف فناوری است. فناوری لورا (Long Range) هیچ‌کدام از معایب پروتکل‌های Wi-Fi و RF نظیر امنیت پائین، عدم امکان دریافت بازخورد و از همه مهم‌تر تهدیدات بر سلامتی کاربران را ندارد.

شبکه LoRa

با توسعه فناوری اینترنت اشیا و فراگیر شدن کاربردهای آن در صنایع مختلف، پروتکل‌های مختلفی برای بستر ارتباطی آن توسعه‌یافته است. از مهم‌ترین آن‌ها می‎‌توان به پروتکل‌های Wi-Fi، ZigBee، Z-wave، لورا (LoRa) ، Nb-IoT و SigFox اشاره نمود؛ اما این پروتکل‌ها چه تفاوت‌هایی دارند؟

هوشمند‌سازی ساختمان به صورت بی‌سیم، از طریق پروتکل‌های مختلفی از جمله وای فای، بلوتوث، زیگبی، لورا (LoRa) و… امکان‌پذیر است. گوشی هوشمند شما، راه ارتباط با وای فای و بلوتوث را می‌داند و لازم نیست سخت افزار و مترجمی به آن‌ها اضافه کرد. این که هر کسی می‌تواند با هر وسیله هوشمندی مثل تبلت و گوشی، با وای‌فای و بلوتوث ارتباط برقرار کند موجب شده امنیت وسایلی که با این سیستم‌ها کار می‌کنند پایین آورده شود. به همین دلیل خانه هوشمند نوین گذر تصمیم گرفت که از پروتکل لورا (LoRa)، که یک پروتکل ایمن‌تر است، استفاده کند.

Lorawan چیست؟

پروتکل LoRa و پروتکل lorawan اتصال ارزان‌قیمت و دوربردی را برای تجهیزات اینترنت اشیا IoT در مناطق دورافتاده، روستایی و برون مرزی را ممکن می‌کنند. آنها به طور معمول در معادن، مدیریت منابع طبیعی، انرژی تجدید‌پذیر، تدارکات بین‌قاره‌ای و مدیریت زنجیره تأمین استفاده می‌شوند.

پروتکل هوشمند سازی لورا (LoRa) چیست؟

فناوری لورا (Long Range) جزو مدرن‌ترین شبکه‌های ارتباطی بی‌سیم است. پروتکل هوشمند سازی لورا (LoRa) جدیدترین پروتکل بی‌سیم در صنعت هوشمندسازی ساختمان است و به‌صورت اختصاصی جهت فرایندهای هوشمندسازی ساختمان طراحی‌شده است. لورا دارای برد بسیار زیاد به همراه مصرف انرژی پائین است. تجهیزات مبتنی بر LoRaWAN می‌توانند تا سال‌ها فقط با یک باطری کار کنند. از پروتکل لورا برای ساختن شهر هوشمند استفاده می‌کنند، اما خانه هوشمند نوین گذر، از این پروتکل برای هوشمند‌سازی ساختمان استفاده کرده است.

اتحادیه لورا (LoRa)

LoRaWAN در یک طیف رادیویی بدون مجوز عمل می کند و از فرکانس‌های رادیویی پایین با محدوده طولانی استفاده می‌کند. در مناطق خاص اروپا در باند فرکانس 863-870 مگاهرتز، 902-928 مگاهرتز در آمریکا، 915-928 مگاهرتز در استرالیا، 779-787 مگاهرتز در چین و 470-510 مگاهرتز در آفریقا عمل می‌کنند.

اتحادیه لورا (LoRa) برای پشتیبانی از پروتکل LoRaWAN در سال 2015 میلادی ایجاد شد. تعداد اعضای اصلی توسعه این شبکه موسوم به LoRa Alliance هم‌اکنون به بیش از ۵۰۰ شرکت است. در این میان نام‌های بزرگی مانند Google، CISCO، IBM، Alibaba، Orange، ZTE، Schneider، SwissCom، Softbank، SK Telecom، ARM به چشم می‌خورد.

از سوی دیگر هم‌اکنون بیش از ۱۰۰ اپراتور ارتباطی در بیش از 68 کشور جهان، شبکه‌های عمومی مبتنی بر LoRa راه‌اندازی کرده‌اند و شبکه‌های خصوصی نیز در بیش از ۱۰۰ کشور راه‌اندازی شده‌اند. شکل زیر مناطقی را که دارای شبکه عمومی LoRaWAN هستند نشان می‌دهد.

بر اساس آخرین تحقیقات انجام شده، انتظار می‌رود ارزش سهام بازارهای هوشمند از 308 میلیارد دلار در سال 2018 به 717.2 میلیارد دلار تا سال 2023 افزایش یابد. با توجه به این ارقام پیش‌بینی می‌شود که صنعت در سال‌های آینده رشد چشمگیری داشته باشد. بنا بر گزارش Business Wire، در کنار سهم بزرگی از بازار شبکه‌های عمومی LPWAN که مورد تمرکز پروتکل LoRa نیز بوده است، انتظار می‌رود در بازار شبکه‌های خصوصی نیز این پروتکل بیش از دو-سوم سهم بازار را تا سال 2023 به خود اختصاص دهد.

تفاوت lora و lorawan

LoRaWAN و LoRa توسط LoRa Alliance پشتیبانی می‌شود، یک اتحادیه غیردولتی و شامل بیش از 500 شرکت عضو (از سال 2018) که متعهد به ایجاد امکان استقرار در مقیاس بزرگ از شبکه‌های با پهنای باند کم (LPWAN) IoT از طریق توسعه و ارتقاء استاندارد منبع باز LoRaWAN است.

مهمترین عامل برتری LoRaWAN نسبت به سایر شبکه‌های ویژه IoT چیست؟

پروتکل LoRaWAN در میان سه دسته اصلی شبکه‌های LPWAN پیشتاز است. مهمترین دلایل برتری LoRaWAN عبارتند از:

شبکه LoRaWAN و شبکه SigFox تقریبا همزمان معرفی شدند. LoRaWAN در مقابل مدل تجاری بسته SigFox که تنها با نمایندگی‌های انحصاری در هر کشور فعالیت می‌کرد، راهبردی متفاوت و باز در پیش گرفت. به گونه‌ای که مجموعه‌های مختلف می‌توانستند با عضویت در LoRa Alliance در استانداردگذاری آن سهیم شوند. از سوی دیگر در کشورهای مختلف نیز اپراتورها و شرکت‌ها می‌توانستند به صورت کاملا مستقل و بدون نیاز به پرداخت شارژ ماهیانه، کسب لایسنس و …، شبکه خود را راه‌اندازی کنند.
شبکه LoRaWAN‌ نسبت به استانداردهای معرفی‌شده توسط 3GPP و بطور خاص NB-IoT در زمان مناسب‌تری ارایه شدند. از این رو با تولید گسترده ماژول‌ها و تجهیزات، قیمت‌ها ارایه سرویس بر روی آن به سرعت کاهش یافت. این موضوع منجر به رشد بیش از پیش آن در بازار شد. از طرفی با توجه به ارایه این پروتکل در باندهای بدون نیاز به مجوز (ISM)، هم اکنون اپراتورهای جدیدی نیز مبتنی بر آن در کنار اپراتورهای قدیمی شکل گرفته است.

در کشور ما نیز با توجه به وجود تحریم‌ها، جدای از برتری‌های فوق، پیاده‌سازی شبکه LoRaWAN به دلیل ماهیت آزاد آن، امکان‌پذیر‌ترین گزینه است و از این رو پیش‌بینی می‌شود سهم بازارش نیز به مراتب بیشتر از کشورهای دیگر باشد.

همچنین بخوانید ➤➤➤

LORA

مزایا و معایب پروتکل هوشمند سازی لورا LoRa

مزایای شبکه لورا (LoRa)

امواج لورا (LoRa) زیان کمتری برای بدن انسان دارد.
پروتکل لورا ضریب اطمینان بسیار بالایی دارد و پیام‌ها را با دقت بیشتری ارسال می‌کند.
مصرف انرژی بسیار کم و عمر بالای باتری سنسورها
امکان برقراری ارتباط در مسافت‌های طولانی و سطح پوشش گسترده در حد چند کیلومتر
مقاومت قابل‌توجه در برابر نویزهای محیط اطراف
انتقال داده‌ها با دقت زیاد
امنیت بالایی به دلیل رمزنگاری دو طرفه
قابلیت کار با فرکانس‌های رایگان و بدون مجوز به جهت کاهش هزینه‌ها
هزینه اتصال بسیار کم
پشتیبانی از ارتباطات بی‌سیم
قابلیت برقراری ارتباط کاملا دوطرفه میان دستگاه‌ها
برخورداری از معماری ساده و سبک و دوری از پیچیدگی در طراحی‌ها
دارای یک لایه امنیتی برای شبکه و یکی برای برنامه با رمزگذاری AES
قابلیت انتقال ۱۰۰ بایت داده در باند
عدم محدودیت در تعداد پیام‌های ارسال شده طی یک روز درون شبکه
مناسب استفاده در شبکه‌های M2M و IoT
مناسب استفاده در شبکه‌های دوربرد مانند شهر هوشمند
برخورداری از فناوری و استاندارد منبع‌باز
پشتیبانی از CISCO ، IBM و 500 شرکت عضو دیگر اتحادیه LoRa

معایب شبکه لورا (LoRa)

عدم مناسب بودن برای انتقال بارهای بزرگ داده
محدودیت در حجم بسته‌های داده

شبکه اینترنت اشیا LoRaWAN شامل چه مشخصه‌های فنی است؟

پروتکل هوشمند سازی لورا (LoRa)، پروتکل لایه فیزیکی یا مدولاسیون بیسیم است که به منظور ایجاد لینک ارتباطی با ناحیه پوشش وسیع استفاده می‌شود. بسیاری از سیستم‌های پیشین به منظور رسیدن به توان پایین از مدولاسیون FSK در لایه فیزیکی بهره می‌برند. لورا مبتنی بر مدولاسیون CSS است و لذا علاوه بر فراهم آوردن خاصیت توان پایین مدولاسون FSK، ناحیه پوشش را نیز به طرز قابل توجهی افزایش می‌دهد.

چندین دهه از مدولاسیون CSS در کاربردهای نظامی و ارتباطات فضایی به دلیل مقاوم بودن در برابر تداخل و ناحیه پوشش وسیع استفاده گردیده است. پروتکل هوشمند سازی لورا (LoRa) اولین پیاده‌سازی کم هزینه و مناسب برای کاربردهای تجاری از چنین سیستمی است که در باندهای بدون نیاز به مجوز کار می‌کند. توپولوژی لورا از نوع Star of Star است.

وضعیت پروتکل هوشمند سازی لورا LoRa در ایران

پروتکل‌های Wi-Fi، ZigBee، Z-wave امروزه بیشتر در دستگاه‌های خانگی کاربرد دارند و برای کاربردهای صنعتی و شهری کمتر مورداستفاده قرار می‌گیرند. پروتکل Wi-Fi هزینه زیرساخت پایین‌تری داشته و فراگیرتر است، اما بسیار پرمصرف بوده و امکان استفاده از باتری در این دستگاه‌ها وجود ندارد. ضمن آنکه کوتاه برد بوده و پوشش شبکه در فضای باز دشوار و پرهزینه است. پروتکل‌های ZigBee و Z-wave از جهت مصرف وضعیت بهتری داشته و می‌توان بدون برق مستقیم و با استفاده از باتری در تجهیزات از آن‌ها بهره برد، اما برد مناسب برای کاربردهای شهری و کشاورزی را ندارند.

در مقابل به پروتکل‌هایی نظیر پروتکل‌ شبکه ارتباطی بی‌سیم لورا (LoRa)، Nb IoT و SigFox که کم‌مصرف و دوربرد هستند به‌طورکلی LPWAN اطلاق می‌گردد. این پروتکل‌ها برای کاربردهای شهری و کشاورزی مناسب‌ترند. در کشور ما در دوره‌ای کوتاه شبکه SigFox در حال پیاده‌سازی بود که با توجه به تحریم‌ها جمع شد و امکان استفاده از آن وجود ندارد. چون این پروتکل نیاز به تهیه لایسنس و تجهیزات سازنده داشته و غیر این صورت قابل‌استفاده نیست.

Nb-IoT نیز یک نوع زیرساخت سلولی است که توسط اپراتورها تأمین می‌شود. در حال حاضر پوشش محدود آن در کشور ایجادشده، ولی هنوز مطلوب نیست و ضمن وابستگی به اپراتورها، باید هزینه آبونمان همیشگی برای استفاده از زیرساخت آن پرداخت شود.

مدل توسعه شبکه لورا (LoRaWAN)

پروتکل‌ شبکه ارتباطی بی‌سیم لورا (LoRa) به‌صورت یک بستر منبع باز برای همگان قابل‌استفاده است و به‌صورت مستقل و بدون وابستگی به مجموعه‌های دیگر می‌تواند بهترین انتخاب در حال حاضر در کشور ما باشد. بیشترین پروژه‌های اینترنت اشیا در کشور نیز در این بستر پیاده‌سازی شده است؛ بنابراین از جمیع جهات می‌توان LoRa را بهترین بستر برای اجرای پروژه‌های اینترنت اشیا و خصوصاً کشاورزی و خانه هوشمند معرفی نمود. دو اصطلاح لورا (LoRa) و LoRaWAN قابل‌استفاده به‌جای هم نیستند. LoRaWAN پروتکل استاندارد برای ارتباطات با دامنه بالا یا همان WAN هست، ولی لورا (LoRa) به‌عنوان یک فنّاوری شبکه‌های با دامنه بالا است.

پروتکل لورا (LoRa) منتخب خانه هوشمند نوین گذر

هر کدام از پروتکل های خانه هوشمند جذابیت و کاربرد خاص خود را دارند. اما کلیه تولیدات نوین گذر در زمینه هوشمندسازی خانه و ساختمان، مبتنی بر پروتکل ارتباطی پیشرفته لورا (LoRa) طراحی‌ شده است. لورا (LoRa)، یک پروتکل ارتباطی بی‌سیم و پیشرفته است و معایب پروتکل‌های KNX، Wi-Fi، NRF و RF، یعنی هزینه‌های بالای سیم‌کشی ساختمان، امنیت پائین، برد ارتباطی کم و تهدیدات بر سلامتی بر کاربران را ندارد.