مروری بر فناوری، کاربردها و عملکرد LoRa و LoRaWAN
پروژههای اینترنت اشیا (IoT) فراتر از دستگاههای متصل و دادههای جمعآوری شده هستند. این دستگاهها برای برقراری ارتباط درباره وضعیت داخلی و محیط خارجی خود به فناوریهای ارتباطی نیاز دارند. دادههای تولید شده و تحلیل شده نیز باید در تمام سطوح شبکههای ارتباطی ارسال شوند. این ارتباطات در سطوح مختلف، از دستگاهها تا برنامههای ابری، بسته به نوع کاربرد IoT، صورت میگیرد.
LoRa (Long Range) یک فناوری بیسیم غیرسلولی است که برد بالا و مصرف انرژی پایینی دارد. این فناوری ابتدا توسط Cycleo توسعه یافت و سپس توسط Semtech خریداری شد. هدف لورا گسترش بازار کاربردهای RF در اتوماسیون صنعتی و خانگی بود که نیاز به برد بالا، هزینه کم و مصرف انرژی پایین دارند.
پروتکلها و فناوریهای شبکه IoT متنوع هستند و میتوانند از شبکههای خط ثابت، سلولی، بیسیم با برد نزدیک، ماهواره و غیره استفاده کنند. آنها میتوانند ارتباطات را در فواصل کوتاه و بلند برقرار کنند و نیازهای متفاوتی از نظر سرعت داده، پهنای باند و فناوری زیربنایی شبکه دارند.
سریعترین رشد در اتصالات IoT مربوط به اتصال بیسیم است، به ویژه در کاربردهای Industry 4.0. LoRa و LoRaWAN در دسته فناوریهای شبکه گسترده بیسیم (LPWAN) قرار میگیرند که نیاز به پوشش برد طولانی دارند، اما به توان و پهنای باند کمی نیاز دارند. LPWAN و LoRa (WAN) برای کاربردهایی مانند شهرهای هوشمند، کشاورزی هوشمند و نظارت بر محیطزیست مناسب هستند.
در ادامه به بررسی LoRa و LoRaWAN، ویژگیها، عملکرد و کاربردهای آنها میپردازیم.
توضیحی مختصر و مفید درباره LoRa و LoRaWAN
LoRa یک فناوری مدولاسیون رادیویی است که برای شبکههای محلی بیسیم (LAN) در دسته فناوریهای شبکه کمتوان و برد بلند (LPWA) استفاده میشود. LoRaWAN یک پروتکل شبکه است که از فناوری LoRa استفاده میکند.
LoRa و LoRaWAN به دسته پروتکلها و شبکههای ارتباطی بیسیم LPWAN غیرسلولی تعلق دارند که در طیف فرکانسی بدون مجوز فعالیت میکنند. این طیف فرکانسی همچنین توسط پروتکلهای مشابه دیگری مانند Sigfox و Ingenu استفاده میشود.
LoRa یک فناوری RF بیسیم اختصاصی متعلق به Semtech است که یکی از نیروهای محرکه پشت LoRa Alliance نیز میباشد. این اتحاد، پروتکل و اکوسیستم باز LoRaWAN را توسعه داده و همچنان در حال توسعه آن است. از زمان تأسیس LoRa Alliance در سال ۲۰۱۵، صدها عضو به آن پیوستهاند.
فناوری LoRa در واقع یک پروتکل لایه فیزیکی است، در حالی که LoRaWAN که توسط LoRa Alliance توسعه یافته، یک پروتکل لایه کنترل دسترسی رسانه (MAC) است که از مدولاسیون فیزیکی LoRa استفاده میکند. شبکههای LoRaWAN توسط بیش از ۷۰ اپراتور شبکه ارائه میشوند و در بیش از ۱۰۰ کشور جهان، مستقر شدهاند.
LoRa و LoRaWAN، همراه با Sigfox، به اکوسیستمها و راهحلهای اصلی LPWA غیرسلولی تبدیل شدهاند. به دلیل عدم وجود گزینههای LPWA سلولی مقرونبهصرفه و مناسب برای بسیاری از پروژههای IoT در گذشته بود و استانداردهای سلولی موجود نیز گران بودند و برای بسیاری از راهحلهای خاص IoT مناسب نبودند. به همین دلیل، LoRa Alliance، Sigfox سابقه طولانیتری نسبت به استانداردهای اخیر سلولی دارند.
این فناوریها همچنین دارای اکوسیستمهای قوی از فروشندگان سختافزار، توسعهدهندگان، شرکا، پلتفرمهای IoT (که علاوه بر مدیریت دستگاهها، مدیریت دادهها، امنیت و فعالسازی برنامهها را نیز بر عهده دارند)، یکپارچهسازهای سیستم، فروشندگان فناوری/راهحلهای IoT و ارائهدهندگان ارتباطات از راه دور هستند.
با تأیید و استفاده از استانداردهای LPWA سلولی 3GPP، رقابت نه تنها بین اکوسیستمهای غیرسلولی (عمدتاً بین LoRa Alliance و Sigfox) وجود دارد، بلکه بین ارائهدهندگان سلولی و غیرسلولی نیز وجود دارد. استانداردهای سلولی شامل LTE-M و NB-IoT هستند. در عمل، رقابت بین Sigfox و سلولار بیشتر از رقابت بین LoRa و سلولار است، زیرا بسیاری از اپراتورها LTE-M و LoRaWAN را به طور همزمان ارائه میدهند.

جایگاه LoRa و LoRaWAN در اکوسیستم ارتباطات بیسیم IoT
در ابتدا، هنگامی که استانداردهای LPWA سلولی هنوز تثبیت نشده بودند، LoRa و LoRaWAN عمدتاً در مقایسه با شبکههای محلی برای ارتباطات کوتاهبرد و شبکههای سلولی در ارتباطات ماشین به ماشین (M2M) سنتی قرار میگرفتند. با این حال، با گذشت زمان تغییرات زیادی رخ داد، اما همچنان LoRa و LoRaWAN در حوزه پوشش گسترده و مصرف انرژی پایین قرار دارند.
جایگاه LPWAN و LoRa/LoRaWAN در اکوسیستم IoT
LoRa، LoRaWAN و سایر پروتکلهای غیرسلولی در فرکانسهای پایینتر نسبت به شبکههای سلولی کار میکنند، که به عنوان طیف بدون مجوز شناخته میشود. به همین دلیل، به اکوسیستمهای LPWA دارای مجوز و بدون مجوز اشاره میشود.
فناوری LoRaWAN برای برنامههایی که غیر بحرانی، تاخیر پذیر، عمدتاً به سمت بالا، با ترافیک کم، باتریمحور و نیازمند حسگرهای ارزان قیمت هستند، راهحل مناسبی است.
تفاوت LoRa و LoRaWAN
LoRa یک فناوری مدولاسیون رادیویی طیف گسترده است که در شبکههای LPWA استفاده میشود. LoRaWAN شناختهشدهترین اما تنها شبکه LPWA مبتنی بر LoRa نیست.
در مدل OSI، LoRa در لایه پیوند داده قرار دارد، در حالی که LoRaWAN شامل لایه شبکه نیز میشود.
استفاده توسط اپراتورهای تلفن همراه
LoRa و LoRaWAN توسط بسیاری از شرکتهای مخابراتی، عمدتاً اروپایی، استفاده میشوند. اپراتورهایی مانند KPN، Orange و Proximus از اولین شرکتهای مخابراتی در این زمینه بودند.
برخی اپراتورهای تلفن همراه با شبکههای سلولی خود برای پوشش شبکه LoRaWAN در چندین کشور همکاری کردهاند. این به دلیل شرایط بازار، دلایل تاریخی و عملگرایی است. مشتریان بهترین گزینهها را برای موارد استفاده LPWAN میخواستند و راهحلهای M2M سلولی موجود پاسخگوی نیازها نبودند.
این همکاری منجر به وضعیتی شده است که در برخی کشورها یک اپراتور از LoRaWAN پشتیبانی میکند، اما در جاهای دیگر نمیتواند یا نمیخواهد به عنوان یک اپراتور رقیب وارد عمل شود.
LoRa و LoRaWAN بخشی از اکوسیستم در حال رشد LPWAN
پروژههای IoT پیش از استانداردهای LPWA سلولی
بسیاری از پروژههای IoT با استفاده از LoRa، LoRaWAN و رقبای آنها قبل از تصویب استانداردهای LPWA سلولی آزمایش و پیادهسازی شدهاند. برخی شرکتها، از جمله شرکتهای بزرگ، همچنان به استقرار موارد استفاده IoT با LoRaWAN و فناوریهای مشابه ادامه میدهند.
رشد سریع بازار LPWAN
بازار LPWA تنها از چند سال پیش مورد توجه تحلیلگران و شرکتهای بزرگ قرار گرفت. پذیرش LPWAN، به ویژه با افزودن LPWA سلولی، سریعترین رشد را در اتصال بیسیم صنعتی IoT دارد. سر و صدای زیادی در مورد LPWAN وجود دارد، به خصوص در سطح سلولی، حتی اگر برخی استانداردها مانند NB-IoT هنوز به طور گسترده استفاده نشده باشند.
با نزدیک شدن به پایان عمر شبکههای 2G و احتمال خاموش شدن شبکههای 3G در آینده، اپراتورها در حال انتخاب هستند. بازار LPWA، اگرچه برای کسانی که با فضای غیرسلولی آشنا هستند جدید نیست، اما در واقع بسیار جوان و در حال تکامل است. این بخش کوچکی از بازار کلی اتصال IoT است، اما به سرعت در حال رشد است.
ترکیب سلولی و غیرسلولی
بسیاری از اپراتورها به وضوح انتخابی را برای ترکیب مداوم سلولی و غیرسلولی انجام دادهاند. به عنوان مثال اپراتور Orange هم LoRaWAN و هم LTE-M را به عنوان یک ترکیب کامل میبیند و تنها اپراتوری نیست که این دو را ترکیب میکند.
این نشان میدهد که LTE-M و LoRaWAN بیشتر مکمل یکدیگر هستند تا رقیب یکدیگر باشند. LoRa Alliance نیز LoRa و LPWA سلولی، به ویژه LTE-M، را مکمل میداند و اپراتورهای بیشتری هم LoRa(WAN) و هم LTE را ارائه میدهند.
وضعیت بازار در عمل
اپراتور Orange هم اکنون LoRaWAN را در همه جا ارائه نمیدهد، زیرا در نهایت وضعیت بازار تعیینکننده است. به عنوان مثال، در بلژیک، Proximus، رقیب محلی Orange، رهبر بازار پروتکل LoRaWAN است و Orange Belgium به طور کامل بر روی NB-IoT و LTE-M، یعنی LPWA سلولی، تمرکز دارد. این نمونهای از رویکردهای عملگرایانه است که در آن اپراتورها بر اساس شرایط بازار و رقابت تصمیم میگیرند.
از پیشتازی در اروپا تا جهانی شدن LoRa و LoRaWAN
از سال ۲۰۱۶، LoRaWAN و LoRa به طور گسترده در چندین کشور اروپایی در دسترس قرار گرفتند. این دسترسی شامل پوشش سراسری، کاربردهای خاص، پروژههای آزمایشی و گسترش فراتر از استقرارهای محلی میشود.
فناوری LoRa، مانند LoRaWAN، ریشه اروپایی دارد. در مناطق دیگر جهان، از آسیا-اقیانوسیه تا آفریقا و ایالات متحده، LoRa در طول سالهای گذشته به طور فزایندهای مورد استفاده قرار گرفته و دامنه خود را گسترش داده است. در ۳۰ ژوئن ۲۰۱۶، هلند با اپراتور KPN، اولین کشور جهان شد که دارای شبکه سراسری LoRa برای کاربردهای اینترنت اشیا بود.
برد طولانی، توان کم، پهنای باند کم استاندارد LoRaWAN
همانطور که پیشتر اشاره شد، LoRa و LoRaWAN فناوریهای LPWAN هستند که برای کاربردهای اینترنت اشیا با برد طولانی، مصرف انرژی کم و پهنای باند کم طراحی شدهاند، مشابه Sigfox و Ingenu.
پیشینه و استانداردسازی
فناوری مدولاسیون رادیویی LoRa توسط مهندسان شرکت فرانسوی Cycleo توسعه یافت و سپس توسط Semtech خریداری شد تا فناوریهای فرکانس رادیویی کممصرف و برد بلند خود را تکمیل کند.
LoRa پروتکل لایه فیزیکی است، در حالی که LoRaWAN، که توسط LoRa Alliance توسعه یافته، پروتکل لایه کنترل دسترسی رسانه (MAC) است که از مدولاسیون فیزیکی LoRa استفاده میکند.
شبکههای LoRaWAN توسط بیش از ۷۰ اپراتور شبکه ارائه میشوند و در بیش از ۱۰۰ کشور جهان، از جمله استقرارهای خصوصی، وجود دارند. اولین استاندارد LoRaWAN در ژوئن ۲۰۱۵ اعلام شد و از آن زمان به سرعت پیشرفت کرده است.
اولین استاندارد باز LoRaWAN R1.0 نرخ داده ۰.۳ کیلوبیت بر ثانیه تا ۵۰ کیلوبیت بر ثانیه را مشخص کرد. برای بهینهسازی عمر باتری دستگاهها، ظرفیت شبکه و استقرار آسان، سرور شبکه LoRaWAN نرخ داده را برای هر حسگر متصل از طریق الگوریتم ADR) Adaptive Data Rate) مدیریت میکند. در سال ۲۰۱۷ مشخصات LoRaWAN 1.1 منتشر شد.
فرکانسها و توپولوژی
LoRaWAN در فرکانسهای پایینتری نسبت به پروتکلهای سلولی کار میکند ومانند وای فای از طیف بدون مجوز، به ویژه طیف رادیویی بدون مجوز در باندهای صنعتی، علمی و پزشکی (ISM) استفاده میکند.
در اروپا، LoRaWAN عمدتاً از باند SRD 868 مگاهرتز و در ایالات متحده از ۹۱۵ مگاهرتز استفاده میشود. LoRaWAN معمولاً از توپولوژی ستاره به جای توپولوژی مش استفاده میکند، برخلاف ZigBee. امروزه، در مورد توپولوژی ستاره روی ستاره برای LoRaWAN صحبت میشود.

جایگاه LoRa (WAN) در فضای اتصال IoT
LoRa توسط چندین شرکت مخابراتی استفاده میشود و میتوان آن را به عنوان یک نوع شبکه، مشابه شبکه 3G، در نظر گرفت که برای ارتباطات بین دستگاههای اینترنت اشیا و سیستمهای جمعآوری داده طراحی شده است. در این شبکهها، انتقال دادهها معمولاً به صورت متناوب انجام میشود.
سایر ارائهدهندگان سیستمهای LPWAN و رقبای LoRaWAN عبارتند از Sigfox (یک شرکت فرانسوی با حضوری پررنگ در ایالات متحده) و Ingenu. همچنین، گزینههای سلولی مانند NB-IoT و LTE-M نیز در رده LPWAN قرار میگیرند.
هدف اصلی LoRa و LoRaWAN ارائه یک راهحل برای شرکتهایی است که به دنبال استقرار سریع برنامههای اینترنت اشیا در مناطقی با فواصل طولانی مانند شهرهای هوشمند یا پروژههای لجستیک و همچنین نیاز به ظرفیت کم هستند. این فناوریها برای کاربردهایی که نیاز به انتقال حجم زیادی از دادهها ندارند و دستگاهها با باتریهای کوچک کار میکنند، مناسب هستند؛ به عنوان مثال، در زمینه خودروهای خودران و متصل که نیاز به ظرفیت شبکه بیشتری دارند یا در کاربردهای اینترنت اشیا در صنعت نفت و گاز، LoRa و LoRaWAN ممکن است بهترین گزینه نباشند.
به طور خلاصه، LoRa و LoRaWAN با ویژگیهایی مانند فرکانس پایین، برد بالا، توان پایین و پهنای باند کم، برای دستگاههای متصل با باتریهای کوچک و کاربردهایی که نیاز به انتقال حجم زیادی از دادهها ندارند، ایدهآل هستند.

LoRa (WAN) چه نوع برنامههای IoT را فعال میکند؟
LoRa و LoRaWAN برای طیف وسیعی از برنامههای IoT که نیاز به برد طولانی، مصرف انرژی کم و پهنای باند کم دارند، مناسب هستند. برخی از نمونههای این برنامهها عبارتند از:
- پارکینگ هوشمند و سایر برنامههای شهر هوشمند (مانند مدیریت ترافیک، مدیریت هوشمند زباله، اندازهگیری هوشمند)
- کنترل دستگاههای متصل در خانه از راه دور
- ردیابی و موقعیتیابی
- برنامههای لجستیک و کشاورزی هوشمند
- کنتورهای هوشمند و مدیریت هوشمند مصرف برق
- برنامههای امنیتی
- استخراج و سایر حوزههای اینترنت اشیا صنعتی (IIoT) مانند بخش تولید
به طور کلی، LoRa برای بسیاری از برنامههای صنعتی اینترنت اشیا که امروزه کسبوکارها و دولتها به دنبال آن هستند، یک جایگزین مناسب برای راهحلهای اتصال کمتر فراگیر (مانند Wi-Fi) و گزینههای گرانتر (مانند اتصالات سلولی) ارائه میدهد.

ویژگیهای کلیدی و مزایای LoRa و LoRaWAN
- برد طولانی: امکان پیادهسازی راهحلهایی مانند برنامههای شهر هوشمند را فراهم میکند.
- مصرف انرژی کم: منجر به عمر باتری طولانیتر برای دستگاهها میشود.
- پهنای باند کم: برای استقرارهای عملی اینترنت اشیا با دادههای کمتر یا انتقال دادههای غیرمستمر مناسب است (مانند مدیریت پسماند و پارکینگ هوشمند).
- هزینههای اتصال پایین: مقرونبهصرفه بودن راهحل را تضمین میکند.
- بیسیم و استقرار سریع: راهاندازی و استقرار آسان و سریع را ممکن میسازد.
- امنیت: دارای لایه امنیتی برای شبکه و برنامه با رمزگذاری AES است که با توجه به نگرانیهای امنیتی در IoT بسیار مهم است.
- ارتباط دوطرفه: امکان ارتباط کامل و دوطرفه را فراهم میکند.
- باز بودن: یک اتحاد باز و یک استاندارد باز است که امکان مشارکت و نوآوری گسترده را فراهم میکند.
پیشنهاد LoRaWAN سیسکو
سیسکو یک پیشنهاد LoRaWAN ارائه کرده است که در آن LoRa، Wi-Fi و تلفن همراه با هم ترکیب میشوند. این پیشنهاد، تقویتکننده LoRa، عمدتاً موارد استفاده صنعتی و برنامههایی مانند ردیابی و مدیریت دارایی، لجستیک، خدمات شهری، شهرهای هوشمند و کشاورزی را هدف قرار میدهد. در بروشور این راهحل های این شرکت، کاربردهایی مانند نظارت بر محیط، تشخیص نشتی و روشنایی خیابان نیز ذکر شدهاند.

آیا LoRa برای خانه هوشمند مناسب است؟
با وجود تمرکز LoRa بر برد بلند، این فناوری برای بسیاری از برنامههای خانه هوشمند داخلی که نیاز به ارتباطات کوتاهبرد دارند، ایدهآل نیست. با این حال، LoRa در برخی از برنامههای خانه هوشمند که عنصر فاصله در آنها اهمیت دارد، مورد استفاده قرار میگیرد.
برای مثال، LoRa میتواند برای باز کردن درب گاراژ از راه دور یا روشن و خاموش کردن دستگاهها در فواصل دورتر مفید باشد. اما برای برنامههای خانه هوشمند که در آنها فاصله کمتر مسئلهای نیست، معمولاً از راهحلهای Wi-Fi، بلوتوث یا راهحلهای کوتاهبرد طراحی شده برای اتوماسیون خانگی مانند Z-Wave یا ZigBee استفاده میشود.
تفاوت LoRa و LoRaWAN چیست؟
اگرچه اغلب از اصطلاحات LoRa و LoRaWAN به جای یکدیگر استفاده میکنیم، اما تفاوت مهمی بین آنها وجود دارد که به لایههای مدل OSI مربوط میشود.
LoRa
LoRa لایه فیزیکی یا مدولاسیون بیسیم است که ارتباط دوربرد را برقرار میکند. به عبارت دیگر، LoRa فناوری اصلی است که سیگنالهای رادیویی را برای انتقال دادهها در فواصل طولانی ارسال و دریافت میکند.
LoRaWAN
LoRaWAN پروتکل ارتباطی و معماری سیستم برای شبکه است. این پروتکل نحوه ارتباط دستگاههای LoRa با یکدیگر و با شبکه را تعریف میکند و شامل ویژگیهایی مانند مدیریت دستگاه، امنیت و مقیاسپذیری است.
به عبارت سادهتر، LoRaWAN شبکه گسترده (WAN) است که از فناوری LoRa برای ارتباطات استفاده میکند. بنابراین، LoRa فناوری پایه است و LoRaWAN پروتکل و شبکهای است که بر روی این فناوری ساخته شده است.
سنسورها، ماژولها، گیت وی ها و بلوکهای سازنده LoRa(WAN)
Semtech مالکیت معنوی LoRa را در اختیار دارد و در کنار سایر راهکارهای نیمهرسانا، فرستنده و گیرنده LoRa و گیت وی های آن را نیز به فروش میرساند.
سایر تولیدکنندگان تجهیزات LoRa و LoRaWAN، از بردهای سنسور و ماژولها گرفته تا گیت وی ها، شامل STMicroelectronics، Microchip، mcf88، AllThingsTalk، Gumstix، Adeunis، Netvox Technology، Telit، Libelium، Yokogawa Electric Corporation، Lite-On و دیگران هستند. انتخاب تولیدکننده مناسب به نوع پروژه، مورد استفاده و صنعت مورد نظر شما بستگی دارد.
صفحه محصولات دارای گواهی LoRa Alliance LoRaWAN اطلاعات جامعی در این زمینه ارائه میدهد. همچنین بازارهای IoT مانند “بازار اینترنت اشیا” Libelium، شبکه Things، بازار ThingPark شرکت LoRa فرانسوی (فقط در اتحادیه اروپا)، Click&Go و فروشگاههای آنلاین شرکتهای ذکر شده و سایر شرکتها، از اپراتورها گرفته تا پورتال توسعهدهنده Senet، میتوانند مفید باشند.
نقش LoRa Alliance ترویج استاندارد باز LoRaWAN است که امروزه به طور رسمی توسط این اتحاد توسعه یافته است، اما در واقع نتیجه همکاری بین Actility، IBM Research و Semtech است. نکته اولیه در مورد LoRaWAN این بود که عملاً فقط Semtech تراشهها را میفروخت، اما اکنون دیگران مانند STMicroelectronics نیز به این بسته پیوستهاند، همانطور که در روزهای اولیه وعده داده شده بود.
LoRaWAN در شبکههای خصوصی و راهحلهای عمودی
در حالی که LoRa Alliance و Semtech، شرکت بنیانگذار آن، توانستهاند بسیاری از شرکتهای مخابراتی را جذب کنند، اپراتورها تنها شرکای این اتحاد نیستند. شبکههای LoRaWAN همچنین توسط توسعهدهندگان، یکپارچهسازان و طیف وسیعی از شرکتهای دیگر، از جمله استارتآپهایی که راهحلهای بسیار عمودی دارند، استفاده میشوند. این استراتژی، LoRa Alliance را از یکی از رقبای اصلی خود، Sigfox، متمایز میکند. Sigfox ترجیح داده است با اپراتورهای شبکه همکاری کند و مالکیت بیشتری بر فناوری خود (به جز نقاط پایانی) داشته باشد.
هدف Sigfox تبدیل شدن به بزرگترین شبکه اینترنت اشیا با همکاری با یک اپراتور در هر کشور است. در حالی که LoRa Alliance نیز به دنبال شرکای شبکههای LPWA در سراسر کشور است، ماهیت بازتر آن امکان گزینههای بیشتری را فراهم میکند. به عنوان مثال، LoRa علاوه بر شبکههای عمومی، امکان استقرار شبکههای خصوصی را نیز میدهد که اغلب در برنامههای IoT مورد نیاز است.
این یک مزیت تجاری برای LoRa محسوب میشود، زیرا وقتی کار فقط با اپراتورها باشد، این خطر وجود دارد که آنها در نهایت شروع به کار با فناوریهایی کنند که برای خودشان و شبکههایشان طراحی شده است. این اتفاق در محیطهای IoT سلولی به وفور رخ میدهد.
LoRaWAN را میتوان در تمام مناطق و مناطق مجازی، حتی جایی که شبکه عمومی وجود ندارد، یافت. با نگاهی به شرکتهای مختلف در اکوسیستم LoRa، میتوان برنامههایی را در همه جا مشاهده کرد، علاوه بر بسیاری از استقرارهای LoRaWAN در سراسر کشور. به عنوان مثال، LORIOT.io، که یک ابر LoRaWAN را توسعه داده است، در بیش از ۷۰ کشور از جمله روسیه، چین، بخش بزرگی از آمریکای جنوبی و چندین کشور آفریقایی حضور دارد.
اتحادیه LoRa یا LoRa Alliance
LoRa Alliance یک ائتلاف جهانی است که شامل اپراتورهای مخابراتی، شرکتهای فناوری و سایر بازیگران کلیدی در اکوسیستم LoRa، از جمله Semtech و LORIOT.io، میشود.
ماموریت اتحاد لورا
ماموریت اصلی LoRa Alliance استانداردسازی شبکههای کممصرف گسترده (LPWAN) در سراسر جهان برای فعال کردن اینترنت اشیا (IoT)، ارتباط ماشین به ماشین (M2M)، شهر هوشمند و برنامههای کاربردی صنعتی است. استاندارد مورد نظر آنها LoRaWAN است. اعضای اتحاد برای پیشبرد موفقیت جهانی این پروتکل با به اشتراک گذاشتن دانش و تجربه برای تضمین قابلیت همکاری بین اپراتورها در یک استاندارد جهانی باز همکاری میکنند.
وبسایت LoRa Alliance اطلاعات مفیدی برای توسعهدهندگان و یک کتابخانه از منابع در اختیار قرار میدهد. همچنین میتوانید در مورد فناوری LoRa و استاندارد LoRaWAN که در ژوئن ۲۰۱۵ منتشر شد، در این وبسایت مطالعه کنید.
آیا LoRa(WAN) بهتر از رقبای خود است؟
آیا LoRa و LoRaWAN بهتر از سایر فناوری ها (NB-IoT، Sigfox و غیره) هستند؟ آینده نشان خواهد داد و ما سایر فناوری ها را نیز پوشش خواهیم داد.
مزایای یک رویکرد بازتر
واضح است که LoRa عملاً در چند بازار (در حال حاضر عمدتاً اروپایی) در فضای عمومی شبکه اینترنت اشیا غالب است.
LoRaWAN این مزیت را دارد که یک اتحاد با رویکرد باز به جای رویکرد اختصاصی باشد. همچنین تفاوتهای تکنولوژیکی بین راهحلهای مختلف وجود دارد که در مقاله دیگری به طور عمیقتر به آنها خواهیم پرداخت. با این حال، سوال اصلی این است و باقی می ماند: با پروژه اینترنت اشیا خود می خواهید به چه اهدافی برسید؟
علاوه بر این، استفاده از LoRa تکامل خواهد یافت و هیچ فناوری کامل نیست. به عنوان مثال، لوک برتونز از Orange در مصاحبهای میگوید که اگرچه باز بودن LoRa در مقایسه با رویکرد اختصاصی Sigfox یک مزیت است، اما در کنار تکیه آن به طیف بدون مجوز، این باز بودن نیز یک مشکل است. Orange قصد دارد از نقاط قوت LoRa استفاده کند و آنها را در یک استاندارد سلولی آینده ادغام کند.
هیچگاه یک راهحل یکسان برای همه وجود ندارد
عوامل دیگری نیز در تصمیمگیری برای انتخاب فناوری مناسب نقش دارند و همه افراد در اتحاد LoRa دیدگاه یکسانی ندارند. به عنوان مثال، سیسکو پیشنهاد خود را برای ترکیب LoRa، Wi-Fi و تلفن همراه ارائه کرده است.
در نهایت، انتخاب فناوری مناسب به ندرت به صورت “این” در مقابل “آن” است. در بیشتر موارد، سوال اصلی این است: “کدام ترکیب از فناوریها به من کمک میکند تا به اهداف پروژههای اینترنت اشیا خود برسم؟”
درست مانند هر حوزه دیگری از کسب و کار و فناوری، به جز در پروژههای ابتدایی اینترنت اشیا، به ندرت یک راهحل یکسان برای همه چیز وجود دارد. در عصر هیبریدی “هر چیزی” (به عنوان مثال، رایانش ابری)، اشتباه است که فکر کنیم یک فناوری اینترنت اشیا، چه مربوط به اتصال باشد یا هر چیز دیگری، راهحل نهایی برای همه نیازها خواهد بود.
چالش های سلولی
ارائه LoRaWAN سیسکو نشان میدهد که برخی از ارائهدهندگان پلتفرمهای راهحل عمودی اینترنت اشیا از LoRa پشتیبانی میکنند، در حالی که برخی دیگر مانند NB-IoT (یک فناوری رادیویی با باند باریک که برای اینترنت اشیا طراحی شده است) را ترجیح میدهند. این موضوع به استراتژی تجاری آنها بستگی دارد.
برای مثال، Flashnet، عضو LoRa Alliance، یک راهحل LoRa و LoRaWAN برای روشنایی خیابان به نام intelliLIGHT دارد که اولین راهحل کنترل روشنایی خیابان LoRa در سطح جهان بود. با این حال، این راهحل قرار است به زودی برای NB-IoT نیز در دسترس باشد، زیرا دویچه تلکام از Flashnet خواسته است تا اولین راهحل کنترل نور خیابانی سازگار با NB-IoT را توسعه دهد.
Vodafone نیز به شدت بر روی استاندارد NB-IoT سرمایهگذاری میکند. با این حال، بعید است که سرمایهگذاریهای انجام شده در شبکههای عمومی LoRa توسط شرکتهای مخابراتی به این زودیها جایگزین شوند. این موضوع نشان میدهد که انتخاب بین LoRa و فناوریهای سلولی یک مسئله “این یا آن” نیست، بلکه به نیازها و شرایط خاص هر پروژه بستگی دارد.
مشتریانی که LoRaWAN را برای توسعه پروژهها یا راهحلهای IoT انتخاب میکنند، نیازی به نگرانی ندارند، حتی اگر در آینده NB-IoT یا سایر رویکردهای اینترنت اشیای سلولی غالب شوند. رویکرد بازتر LoRa Alliance و امکان استقرار اینترنت اشیاء خصوصی و راهحلهایی مانند Cattle Trax، مزایای کلیدی LoRaWAN هستند که آن را به یک گزینه جذاب برای بسیاری از کاربردها تبدیل میکنند.
مثالهایی از برنامههای LoRa(WAN) در IoT اینترنت اشیا
قبلاً یک برنامه اینترنت اشیا در زمینه موارد استفاده از اینترنت اشیا در دامداری و روشنایی را بررسی کردیم. اکنون به چند نمونه دیگر از کاربردهای LoRaWAN میپردازیم.
LoRaWAN در مدیریت زیرساختهای شهری
اداره بندر هامبورگ: این اداره از راهحل سیسکو برای LoRaWAN به عنوان بخشی از استراتژی تحول دیجیتال خود استفاده میکند. سنسورهای نصب شده در امتداد پل ورودی بندر، با استفاده از LoRa، امکان برنامهریزی دقیق و پیشبینی تعمیرات و نگهداری را فراهم میکنند.
LoRaWAN در صنعت انرژی
تشخیص صاعقه در توربینهای بادی: حسگرهایی که هنگام برخورد صاعقه به پرههای توربینهای بادی، این رویداد را تشخیص میدهند. دادهها از طریق شبکه LoRaWAN مخابره میشوند و امکان رفع سریعتر آسیبهای احتمالی را فراهم میکنند.
این مثالها نشان میدهند که LoRaWAN چگونه در صنایع مختلف و برای کاربردهای متنوع مورد استفاده قرار میگیرد. با توجه به مزایای LoRaWAN مانند برد طولانی، مصرف انرژی کم و هزینههای پایین، انتظار میرود که این فناوری در آینده در پروژههای اینترنت اشیا بیشتری مورد استفاده قرار گیرد.
LoRa و LoRaWAN در شبکههای عمومی IoT در سراسر جهان
کدام کشورها دارای پوشش LoRaWAN هستند و چه کسی LoRa را ارائه میدهد؟
اگرچه LoRa یک جایگزین ارزانتر برای اتصال سلولی است، اما توسط چندین اپراتور مخابراتی که خدمات تلفن همراه (2G، 3G، 4G) ارائه میدهند، به عنوان یک پیشنهاد اضافی در کنار تلفن همراه، بلوتوث و Wi-Fi ارائه میشود.
LoRaWAN در اروپا
برخی از شرکتهای مخابراتی و کشورهای تحت پوشش LoRaWAN در اروپا عبارتند از:
- KPN (هلند): اولین شبکه سراسری LoRa را برای اینترنت اشیا در هلند در پایان ژوئن ۲۰۱۶ راهاندازی کرد.
- Proximus (بلژیک): پوشش سراسری LoRaWAN در کشور را تا پایان سال ۲۰۱۶ وعده داده است.
- Orange (فرانسه): با ۱۸ منطقه شهری در سه ماهه اول سال ۲۰۱۶ شروع به کار کرد و انتظار میرود به زودی پوشش سراسری را نیز ارائه دهد.
- Bouygues Telecom (فرانسه): پوشش LoRa در سراسر کشور را تا پایان سال ۲۰۱۶ وعده داده و خدمات اینترنت اشیا را با شرکت تابعه خود Objenious ارائه میدهد.
- Unidata (ایتالیا): در ۱۴ ژوئن اعلام کرد که شبکه LoRaWan را راهاندازی کرده است. در ابتدا این کار در رم انجام خواهد شد و پوشش کامل شهر تا سال ۲۰۱۷ وعده داده شده است.
- Netzikon (آلمان): یک شبکه LoRaWan است که در حال حاضر در اشتوتگارت وجود دارد و طبق یک بیانیه مطبوعاتی، تا سال ۲۰۱۸ در سراسر آلمان راهاندازی خواهد شد.
LoRaWAN در ایالات متحده
- Comcast: در حال آزمایش شبکههای LoRaWAN IoT در دو بازار فیلادلفیا و سانفرانسیسکو است. این آزمایشها برای برنامههای IoT مانند ردیابی دارایی، اندازهگیری ابزار و نظارت بر محیطزیست انجام میشوند. در صورت موفقیت، ۲۸ بازار دیگر نیز تحت پوشش قرار خواهند گرفت.
- Senet: اولین شبکه عمومی کممصرف Wide Area (LPWAN) را برای برنامههای کاربردی اینترنت اشیا، با استفاده از LoRa (WAN) در آمریکای شمالی با پوشش بیش از ۱۰۰ شهر ایالات متحده از ژوئن ۲۰۱۶ ارائه میدهد. این برنامه قصد دارد در سال ۲۰۱۷ دو برابر بیشتر را پوشش دهد.
LoRa و LoRaWAN در مناطق دیگر
علاوه بر اروپا، در چندین کشور دیگر نیز برنامههایی برای استقرار سراسری، برنامههای کاربردی محلی و/یا آزمایشی LoRaWAN وجود دارد.
با گسترش LoRaWAN در سراسر جهان، انتظار میرود که این فناوری نقش مهمی در توسعه و پیادهسازی برنامههای اینترنت اشیا در صنایع مختلف ایفا کند.
LoRaWAN در اقیانوسیه
در ۲۰ سپتامبر، Semtech (شرکت سازنده LoRa و LoRaWAN) اعلام کرد که در حال استقرار یک شبکه مبتنی بر LoRaWAN در نیوزیلند است و وعده داده است که نیمی از جمعیت باید در چند ماه تحت پوشش قرار گیرند. همچنین در ماه سپتامبر، راه اندازی یکی از اولین شبکه های اینترنت اشیا در استرالیا، به طور خاص در سیدنی، اعلام شد. این فهرست اعلامیهها و تاریخهای انتشار آنها به وضوح نشان میدهد که علاقه به LoRa و اینترنت اشیا به سرعت در حال افزایش است و طرحهای LoRaWan به سرعت در حال گسترش هستند.
تمرکز بر آسیا و اقیانوسیه
با توجه به وجود چندین پیشنهاد و پروژه LoRaWan در اروپا و آزمایشات در ایالات متحده، تمرکز اصلی بر منطقه آسیا و اقیانوسیه است، همانطور که برای همه ارائهدهندگان اینترنت اشیا وجود دارد. علاوه بر استرالیا و نیوزلند، چندین ابتکار در آسیا توسط Semtech و دیگران در حال انجام است.
در ۱۴ سپتامبر، Telecom Asia برنامههای اپراتور ژاپنی SoftBank را برای استقرار یک شبکه LPWAN با استفاده از پروتکل LoRaWAN در سال مالی جاری پوشش داد. در هند، Tata Communications قبلاً در پایان سال ۲۰۱۵ اعلام کرده بود که یک شبکه LoRaWAN را که در بمبئی، دهلی و بنگلور آزمایش شده بود، مستقر خواهد کرد.
در ۱۲ ژوئیه، Semtech اعلام کرد که استقرار سراسری شبکه LoRaWAN IoT در کره جنوبی توسط ارائهدهنده محلی مخابراتی SK Telecom میتواند ۹۹ درصد از جمعیت این منطقه را پوشش میدهد.
نتیجهگیری
LoRa و LoRaWAN، فناوریهای کلیدی در گسترش اینترنت اشیا
LoRa و LoRaWAN به عنوان فناوریهای LPWAN، با ویژگیهایی همچون برد طولانی، مصرف انرژی کم و پهنای باند کم، به طور فزایندهای در حال تبدیل شدن به ستون فقرات شبکههای اینترنت اشیا در سراسر جهان هستند. این فناوریها با ارائه یک راهحل مقرونبهصرفه و کارآمد برای اتصال دستگاههای IoT در فواصل طولانی و محیطهای با پهنای باند محدود، امکان پیادهسازی طیف گستردهای از برنامههای کاربردی را در صنایع مختلف فراهم میکنند.
از شهرهای هوشمند و مدیریت زیرساختها گرفته تا کشاورزی هوشمند، ردیابی داراییها و حتی نظارت بر محیط زیست، LoRaWAN در حال تغییر شکل نحوه تعامل ما با جهان پیرامون خود است. با وجود رقبایی مانند NB-IoT و Sigfox، LoRaWAN به لطف رویکرد باز، اکوسیستم گسترده و قابلیت استقرار شبکههای خصوصی، جایگاه خود را در بازار تثبیت کرده است.
اگرچه LoRaWAN با چالشهایی مانند تداخل فرکانسی و محدودیتهای ظرفیت شبکه مواجه است، اما تلاشهای شرکتهایی مانند Orange برای ادغام نقاط قوت LoRa با استانداردهای سلولی آینده، نویدبخش آیندهای روشن برای این فناوری است. با گسترش شبکههای LoRaWAN در سراسر جهان و افزایش پذیرش آن توسط اپراتورهای مخابراتی و شرکتهای مختلف، میتوان انتظار داشت که LoRaWAN به عنوان یک فناوری کلیدی در توسعه و پیادهسازی برنامههای اینترنت اشیا در سالهای آینده نقش مهمی ایفا کند.
در نهایت، انتخاب بین LoRaWAN و سایر فناوریهای LPWAN به نیازها و اهداف خاص هر پروژه بستگی دارد. با این حال، با توجه به مزایا و قابلیتهای منحصر به فرد LoRaWAN، این فناوری میتواند یک گزینه جذاب برای بسیاری از کاربردهای اینترنت اشیا باشد و به تحقق بخشیدن به پتانسیل کامل اینترنت اشیا کمک کند.