LoRa

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LoRa (Long Range) è una tecnica di modulazione a spettro espanso derivata dalla tecnologia di chirp spread spectrum (CSS) ed è la prima implementazione a basso costo dello spettro di diffusione di chirp per uso commerciale.[1] È stato sviluppato da Cycleo di Grenoble, in Francia, e acquisito da Semtech nel 2012, membro fondatore di LoRa Alliance.[2]

I dispositivi LoRa di Semtech e la tecnologia wireless a radiofrequenza Long Range (tecnologia LoRa) sono un chipset wireless a lungo raggio e bassa potenza che viene utilizzato nell'implementazione di molte reti di dispositivi Internet of Things (IoT) in tutto il mondo.[1] LoRa è un protocollo di comunicazione che compete con altre reti wireless a bassa potenza (LPWAN) come IoT a banda stretta (NB IoT) o LTE Cat M1, SigFox e Ingenu.

Caratteristiche[modifica | modifica wikitesto]

LoRa utilizza bande di radiofrequenza sub-gigahertz libere come 433 MHz, 868 MHz (Europa) e 915 MHz (Nord America). LoRa consente trasmissioni a lungo raggio (oltre 10 km nelle zone rurali, 3–5 km in zone fortemente urbanizzate) a basso consumo energetico.[3] Facendo riferimento ai livelli ISO/OSI, la tecnologia è presentata in due parti: LoRa, lo strato fisico e LoRaWAN (Long Range Wide Area Network), gli strati superiori.

Nel gennaio 2018 sono stati annunciati i nuovi chipset LoRa, con consumi energetici ridotti, maggiore potenza di trasmissione e dimensioni ridotte rispetto alle generazioni precedenti.[2]

I dispositivi LoRa dispongono di funzionalità di geolocalizzazione utilizzate per triangolare le posizioni dei dispositivi tramite timestamp dai gateway.[4]

LoRa e LoRaWAN consentono la connettività a lungo raggio per i dispositivi Internet of Things (IoT) in diversi tipi di settori.[5]

Livello fisico LoRa[modifica | modifica wikitesto]

Il livello fisico LoRa è proprietario; pertanto, non esiste documentazione ufficiale disponibile gratuitamente, sebbene Semtech abbia fornito una panoramica della modulazione e di altre specifiche tecniche pertinenti.[1] Tuttavia, diversi ricercatori indipendenti l'hanno analizzato e documentato i loro risultati.[6][7]

LoRa utilizza una modulazione a spettro espanso proprietaria simile a e derivato della modulazione Chirp Spread Spectrum (CSS). Ciò consente a LoRa di compensare la velocità dei dati per la sensibilità con una larghezza di banda del canale fissa selezionando la quantità di diffusione utilizzata (un parametro radio selezionabile da 7 a 12). Questo fattore di diffusione determina la velocità dei dati e determina la sensibilità di una radio. Inoltre, LoRa utilizza la codifica Forward Error Correction per migliorare la resilienza contro le interferenze. L'elevata gamma di LoRa è caratterizzata da budget di collegamento wireless estremamente elevati, da circa 155 dB a 170 dB.[8]

LoRaWAN[modifica | modifica wikitesto]

LoRa definisce soltanto il livello fisico inferiore, non livelli di rete superiori. LoRaWAN è uno dei numerosi protocolli sviluppati per definire gli strati superiori della rete. LoRaWAN è un protocollo di livello MAC (Media Access Control) basato su cloud ma funge principalmente da protocollo di livello di rete per la gestione delle comunicazioni tra gateway LPWAN (Low Power Wide Area Network) e dispositivi end-node come protocollo di routing, gestito da LoRa Alliance. La versione 1.0 della specifica LoRaWAN è stata rilasciata nel giugno 2015.[9]

LoRaWAN definisce il protocollo di comunicazione e l'architettura del sistema per la rete, mentre il livello fisico LoRa permette il collegamento di comunicazione a lungo raggio. LoRaWAN è anche responsabile della gestione delle frequenze di comunicazione, della velocità dei dati e dell'alimentazione per tutti i dispositivi.[10] I dispositivi nella rete sono asincroni e trasmettono quando hanno dati disponibili per l'invio. I dati trasmessi da un dispositivo (detto end-point) vengono ricevuti da più gateway, che inoltrano i pacchetti di dati a un server di rete (o Network Server) centralizzato.[11] Il server di rete filtra i pacchetti duplicati, esegue controlli di sicurezza e gestisce la rete.[12] dati vengono quindi inoltrati ai server delle applicazioni.[13] La tecnologia mostra un'elevata affidabilità per il carico moderato, tuttavia presenta alcuni problemi di prestazioni relativi all'invio di acknowledgement.[14]

LoRa Alliance[modifica | modifica wikitesto]

LoRa Alliance è un'associazione creata nel 2015 per supportare il protocollo LoRaWAN (rete a lungo raggio) e garantire l'interoperabilità di tutti i prodotti e tecnologie LoRaWAN. Questa associazione aperta e senza scopo di lucro ha oltre 500 membri.[15] Alcuni membri di LoRa Alliance sono Cavagna Group[16], IBM, Actility, MicroChip, Orange, Cisco, KPN, Swisscom, Semtech, A2A Smart City SPA[17], Bouygues Telecom, Singtel e Proximus.[18] Nel 2018, LoRa Alliance contava oltre 100 operatori di rete LoRaWAN in oltre 100 paesi.[19]

Distribuzioni della tecnologia LoRa[modifica | modifica wikitesto]

Note[modifica | modifica wikitesto]

  1. ^ a b c LoRa Modulation Basics (PDF), su semtech.com.
  2. ^ a b Powering IoT's Next Generation, su electronics360.globalspec.com. URL consultato l'11 febbraio 2019.
  3. ^ Ramon Sanchez-Iborra, Jesus Sanchez-Gomez e Juan Ballesta-Viñas, Performance Evaluation of LoRa Considering Scenario Conditions, in Sensors, 2018.
  4. ^ Fargas, Bernat Carbones, GPS-free Geolocation using LoRa in Low-Power WANs (PDF), su DTU Library.
  5. ^ Prashant Ram, LPWAN, LoRa, LoRaWAN and the Internet of Things, su Coinmonks, 7 agosto 2018. URL consultato il 9 febbraio 2019.
  6. ^ Matthew Knight, Decoding LoRa: Realizing a Modern LPWAN with SDR, su pubs.gnuradio.org.
  7. ^ Jesus Sanchez-Gomez e Ramon Sanchez-Iborra, Experimental comparison of LoRa and FSK as IoT-communication-enabling modulations, in IEEE Global Communications Conference (Globecom'17), 2017, pp. 1–6, DOI:10.1109/GLOCOM.2017.8254530.
  8. ^ Vivek Mohan, 10 Things About LoRaWAN & NB-IoT, su blog.semtech.com. URL consultato il 18 febbraio 2019.
  9. ^ Version 1.0 of the LoRaWAN specification released.
  10. ^ LoRaWAN For Developers, su www.lora-alliance.org. URL consultato il 23 novembre 2018.
  11. ^ A Comprehensive Look At LPWAN For IoT Engineers & Decision Makers, su www.link-labs.com. URL consultato il 22 giugno 2017.
  12. ^ Rohit Gupta, The Business Case for Densifying LoRaWAN Deployments, su IoT For All, 18 January 2019. URL consultato il 12 April 2019 (archiviato dall'url originale il 12 April 2019).
    «Another feature of LoRaWAN networks is that messages in uplink can be received by any gateway (Rx macro-diversity). It's the function of a network server to remove duplicates in uplink and select the best gateway for downlink transmission based on the uplink RSSI estimates.».
  13. ^ LoRa Alliance, LoRaWAN: What is it? (PDF), su lora-alliance.org, 2015.
  14. ^ D. Bankov, E. Khorov e A. Lyakhov, On the Limits of LoRaWAN Channel Access, in 2016 International Conference on Engineering and Telecommunication (EnT), November 2016, pp. 10–14, DOI:10.1109/ent.2016.011.
  15. ^ Semtech's LoRa Alliance grows to 500 members, su Pacific Coast Business Times, 29 giugno 2017. URL consultato il 9 febbraio 2019.
  16. ^ (EN) Cavagna Group, Cavagna Group is now member of LoRa Alliance -, su Cavagna Group ®Official Website, 16 maggio 2019. URL consultato il 21 febbraio 2020.
  17. ^ Il network server A2A Smart City SPA, su a2asmartcity.it.
  18. ^ Member Directory | LoRa Alliance, su lora-alliance.org. URL consultato il 9 febbraio 2019.
  19. ^ LoRa Alliance passes 100 LoRaWAN network operator milestone, su Electronic Products & Technology, 25 gennaio 2019. URL consultato l'11 febbraio 2019.
  20. ^ A scuola con bluon.urbanway, su shop.semiperdo.com. URL consultato il 14 ottobre 2019.
  21. ^ IoT Aims to Track Free-Ranging Reindeer in Finland - 2018-01-19 - Page 1 - RFID Journal, su www.rfidjournal.com. URL consultato l'11 febbraio 2019.
  22. ^ IoT boost for Glasgow, su Smart Cities World. URL consultato l'11 febbraio 2019.
  23. ^ Kerlink and YEAP! to Collaborate on the Rollout of First LoRaWAN IoT Network in Argentina, su IoT Business News, 5 settembre 2017. URL consultato l'11 febbraio 2019.
  24. ^ American Tower targets two million 2019 Brazilian LoRaWAN connections, su enterpriseiotinsights.com. URL consultato l'11 febbraio 2019.
  25. ^ Actillity and Levikom launch world's 1st "open value chain" LoRaWAN IoT network, su Actility, 15 febbraio 2017. URL consultato l'11 febbraio 2019 (archiviato dall'url originale il 16 febbraio 2019).
  26. ^ Holtek Announces Intelligent Fire Alarm MCU SIP Module Integrated with Semtech's LoRa® Technology - Product News - Holtek [collegamento interrotto], su www.holtek.com. URL consultato l'11 febbraio 2019.
  27. ^ Cho Mu-Hyun, SK Telecom launches LoRa-based fire detection solution, su ZDNet. URL consultato l'11 febbraio 2019.
  28. ^ Semtech partners with Chinese bike-sharing company, su Pacific Coast Business Times, 19 ottobre 2017. URL consultato l'11 febbraio 2019.
  29. ^ Semtech and X-TELIA Implement LoRa Solution for Smart Bus Schedule Signs, su www.semtech.com. URL consultato l'11 febbraio 2019.
  30. ^ Semtech-enabled HEX smart exit signs allow safe egress in a fire, su FMLink, 3 settembre 2018. URL consultato l'11 febbraio 2019.
  31. ^ Semtech's LoRa Technology Is Leveraged by Kiwi Technology to Develop Smart Cities in Thailand, su www.semtech.com. URL consultato l'11 febbraio 2019.
  32. ^ Practical Parking: PNI Sensor Corporation and Senet Roll Out LPWAN Solution, su www.iotevolutionworld.com. URL consultato l'11 febbraio 2019.
  33. ^ Chipsafer Connects Cattle Ranching to the Cloud with LoRa Technology, su IoT Business News, 31 agosto 2017. URL consultato l'11 febbraio 2019.
  34. ^ Beartooth and Semtech's LoRa Technology Provides Reliable Communication in Cellular Outages, su IoT Business News, 14 settembre 2017. URL consultato l'11 febbraio 2019.
  35. ^ First black rhinos protected by sensor-implants in horns, su IoT Business News, 28 settembre 2017. URL consultato l'11 febbraio 2019.
  36. ^ Animal Conservation with LoraWAN - turtles, fish and more, su Institute IRNAS, 5 aprile 2018. URL consultato l'11 febbraio 2019.
  37. ^ IoT is revolutionizing natural disaster prediction - IoT Agenda, su internetofthingsagenda.techtarget.com. URL consultato l'11 febbraio 2019.
  38. ^ Spencer Chin, LoRA Technology Comes to Aid of Australian Cotton Farmers, su Electronic Component News, 5 dicembre 2018. URL consultato l'11 febbraio 2019.
  39. ^ SenRa and NAS Roll Out Remote Metering for Water & Electricity in India, su www.iotevolutionworld.com. URL consultato l'11 febbraio 2019.
  40. ^ Circuit Cellar Staff, Utility Metering Solution Taps Semtech's LoRa Technology, su Circuit Cellar, 5 febbraio 2019. URL consultato l'11 febbraio 2019.
  41. ^ Semtech Selected for Smart Irrigation System | San Fernando Valley Business Journal, su sfvbj.com. URL consultato l'11 febbraio 2019.
  42. ^ LoRa Solution Offers Wireless View Into Soil Health - 2018-11-09 - Page 1 - RFID Journal, su www.rfidjournal.com. URL consultato l'11 febbraio 2019.
  43. ^ Extending LoRaWAN to Receive Messages from Space, su electronics360.globalspec.com. URL consultato l'11 febbraio 2019.
  44. ^ Spain pilots smart water technology, su Smart Cities World. URL consultato l'11 febbraio 2019.
  45. ^ Dutch firm launches LoRa smart agriculture solution on Senet network, su enterpriseiotinsights.com. URL consultato l'11 febbraio 2019.
  46. ^ Semtech Technology Underlies Comcast MachineQ IoT Service in 10 Cities - Telecompetitor, su www.telecompetitor.com. URL consultato il 15 febbraio 2019.
  47. ^ Calgary, Alberta unveils 4 new smart city initiatives, su Smart Cities Dive. URL consultato il 15 febbraio 2019.
  48. ^ Orange has performed, within the Intelligent City Pilot project, the installation of a LPWA (Low Power Wide Area) network that covers the entire city, su Alba Iulia Smartcity. URL consultato il 17 luglio 2019 (archiviato dall'url originale il 17 luglio 2019).

Voci correlate[modifica | modifica wikitesto]

  • DASH7 - uno stack di rete per LoRa
  • IEEE 802.11ah - standard a lungo termine non proprietario a bassa potenza
  • NB-IoT
  • LTE Cat M1
  • Spread Spectrum - tecnica di modulazione

Ulteriori letture[modifica | modifica wikitesto]

Collegamenti esterni[modifica | modifica wikitesto]