La tecnologia LoRa per la misurazione remota senza fili Data di pubblicazione: 06-06-2019 | Versione Italiana  | (No English Version) Parole chiave: - LoRaWAN -

In questo articolo descriviamo brevemente la tecnologia LoRa e l'infrastruttura del protocollo LoRaWAN per la telelettura in modalità wireless

La proliferazione degli apparati definiti IOT (Internet Of Things) hanno creato l'esigenza di sistemi di comunicazione di basso costo, basso consumo ed ampia portata. In questo senso la tecnologia LoRa è una delle risposte possibili alla comunicazione di piccole quantità di dati con un ampio raggio di copertura.
Basata sulla trasmissione in radiofrequenza con una portante di 433MHz o di 866MHz la tecnologia LoRa permette di avere trasmissioni sicure e semplici, implementando tutti i meccanismi di codifica e decodifica radio per una comunicazione punto punto.
Su questa tecnologia trasmissiva si innesta il protocollo LoRaWAN che definisce gli standard e le componenti tecnologiche per la contruzione di una rete geografica in grado di coprire vaste zone con semplicità e sicurezza

Tecnologia LoRa

La tecnologia LoRa, brevettata dalla società Semtech, consente di sfruttare al massimo la banda di trasmissione e di minimizzare la potenza trasmissiva. Posizionata nella parte bassa dello spettro dedicato alle comunicazioni, consente di coprire vaste aree ed è quindi utilizzabile in moltissimi casi, dalle rilevazioni indoor in strutture molto grandi fino alla realizzazione di sistemi di rilevazione per smart cities o terreni agricoli.

Il protocollo LoRaWAN

Sfruttando il sistema di trasmissione LoRa è stato definito uno standard di protocollo per sfruttarne al massimo le potenzialità: l'architettura LoRaWAN.
Questa architettura si basa su alcuni elementi predefiniti di infrastruttura che consentono di realizzare una rete in grado di coprire vaste aree e di interconnettere migliaia di nodi.

Nella topologia della rete LoRaWAN possiamo individuare quattro componenti fondamentali:

• I Nodi di misura
• I gateway di inoltro
• Il Network Server
• L'Application Server

I nodi di misura si occupano di rilevare la misura desiderata e di trasmetterla via radio. Se uno o più gateway ricevono il dato lo inoltrano tramite protocollo TCP/IP al network server.
Il network server scarta i dati doppi e quelli provenienti da nodi non abilitati e inoltra i dati rimanenti all'application server di pertinenza.
Ogni application server riceve i dati a lui destinati ed opera di conseguenza secondo l'applicazione desiderata.

Operando in una banda di frequenze libera (ed a volte affollata), nella definizione del protocollo LoRaWAN sono state operate delle scelte progettuali per utilizzare al massimo la risorsa radio; un scelta fondante è quella di privilegiare le tramissioni di piccole quantità di dati (poche decine di bytes), tipicamente dal nodo periferico verso il sistema centrale; in questo modo viene limitato l'utilizzo della banda di trasmissione da parte del singolo nodo permettendo ad un gateway di poter servire un parco di nodi molto ampio.
Esiste anche la possibilità per i nodi di misura di ricevere alcuni byte di risposta in base alla configurazione di trasmissione scelta, fornendo così alla centrale di controllo la possibilità di cambiare la configurazione dei nodi periferici.

Un'altra delle caratteristiche importanti del protocollo LoRaWAN è l'attenzione alla sicurezza ed alla integrità dei dati.
Le trasmissioni sono criptate end to end: un primo livello di criptazione è quello tra nodo e network server, un secondo livello tra nodo e application server; le chiavi di criptazione vengono impostate in fase di configurazione dei nodi rendendo quindi estremamente sicure le trasmissioni.

La soluzione Area SX per LoRaWAN

L'architettura LoRaWAN descritta è molto flessibile ed utilissima per creare ampie reti di nodi di misura distribuite su un vasto territorio: tuttavia molto spesso la rete di sensori di cui abbiamo bisogno è più limitata geograficamente e una struttura più semplice sarebbe ugualmente valida.
Per non perdere tutti i vantaggi di un protocollo sicuro e standard, ma avere nello stesso tempo una struttura più snella Area SX ha realizzato l'SxLPW(SxLPW - Infrastruttura LoRaWAN All in one), un hardware compatto che comprende Gateway, Network Server ed eventualmente Application Server.
In questo modo è semplicissimo realizzare la propria rete di rilevazione, utilizzando i nodi LoraPoint(LoRaPoint - Nodo di rilevazione wireless LoRaWAN) collegati ai propri sensori; il raggio di azione va da circa 500 metri in ambito urbano fino ad oltre il chilometro in campo aperto, più che sufficiente per moltissime applicazioni, dal monitoraggio di temperatura di edifici, al controllo climatico di serre, alla rilevazione delle letture di contatori e contabilizzatori in condomini.

Da dove parto per realizzare la mia rete di sensori LoRa?

Area SX è a vostra disposizione per valutare la migliore soluzione per realizzare la rete LoRa specifica per ciascuna applicazione: utilizzando hardware standard come il server SxLPW ed i nodi LoraPoint oppure realizzando un hardware su misura per la propria rete.
Le possibilità di applicazione del sistema LoRa sono infinite e coprono una varietà di campi di utlizzo molto ampia: condomini, realtà produttive, capannoni, parchi fotovoltaici, strutture sanitarie, complessi alberghieri, terreni agicoli; tutte le volte che si abbia necessità di un sistema semplice da installare, senza fili, economico, affidabile e sicuro LoRaWAN è una risorsa imprescindibile!

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