پروتکل ارتباطی بی سیم Lora

[Tanrina]

پروتکل ارتباطی LoRa (Long Range) یک فناوری بیسیم است که برای انتقال دادهها در فواصل طولانی با مصرف انرژی بسیار کم طراحی شده است. این پروتکل به ویژه در برنامههای اینترنت اشیا (IoT) که نیاز به ارتباطات بیسیم قابل اعتماد و کارآمد دارند، بسیار کاربردی است. در اینجا به توضیحات بیشتری درباره این پروتکل میپردازیم:

فناوری مدولاسیون LoRa
LoRa از مدولاسیون طیف گسترده به نام Chirp Spread Spectrum (CSS) استفاده میکند. در این مدولاسیون، سیگنال به طیف گستردهای از فرکانسها پخش میشود، که باعث افزایش مقاومت در برابر نویز و تداخل میشود. CSS به LoRa این امکان را میدهد تا سیگنالهای خود را در فواصل طولانی و از طریق موانع فیزیکی مانند دیوارها ارسال کند.

ویژگیهای کلیدی LoRa

• برد طولانی

LoRa میتواند دادهها را تا چندین کیلومتر (در شرایط ایدهآل تا 15 کیلومتر) ارسال کند. این برد طولانی به خصوص در مناطق روستایی و محیطهای صنعتی که نیاز به پوشش گسترده دارند، بسیار مفید است.

• مصرف انرژی کم

یکی از ویژگیهای برجسته LoRa مصرف انرژی بسیار کم آن است. این ویژگی باعث میشود که دستگاههای IoT بتوانند با یک باتری کوچک برای مدت زمان طولانی (چندین سال) کار کنند.

• باندهای فرکانسی بدون مجوز

LoRa در باندهای فرکانسی ISM (Industrial, Scientific, and Medical) که بدون نیاز به مجوز هستند، عمل میکند. برای مثال:
868 MHz در اروپا
915 MHz در آمریکا

• امنیت

LoRa از استاندارد رمزنگاری AES (Advanced Encryption Standard) برای رمزنگاری دادهها استفاده میکند، که امنیت بالایی را در انتقال دادهها فراهم میآورد.

LoRaWAN
LoRaWAN (Long Range Wide Area Network) پروتکل لایه بالاتر برای مدیریت شبکههای LoRa است. این پروتکل شامل مشخصات لایههای شبکه، مدیریت دستگاهها، و امنیت میشود.

• لایههای LoRaWAN

لایه فیزیکی (PHY): این لایه شامل فناوری مدولاسیون LoRa است.
لایه MAC (Medium Access Control): مدیریت دسترسی به کانال ارتباطی و کنترل ارسال دادهها را بر عهده دارد.
لایه شبکه: مدیریت ارتباطات بین دستگاهها و سرورها را انجام میدهد.

• توپولوژی شبکه

LoRaWAN از توپولوژی ستاره استفاده میکند، که در آن دستگاههای انتهایی مستقیماً با دروازهها (Gateways) ارتباط برقرار میکنند و دروازهها دادهها را به سرور مرکزی ارسال میکنند.

• کلاسهای دستگاهها

LoRaWAN سه کلاس مختلف از دستگاهها را تعریف میکند:

کلاس A: دستگاههای کممصرف که تنها پس از ارسال دادهها منتظر دریافت پیام میمانند.
کلاس B: دستگاههایی که زمانهای دریافت برنامهریزی شده دارند.
کلاس C: دستگاههایی که همیشه آماده دریافت پیام هستند (مصرف انرژی بیشتر).

کاربرد ها

• شهرهای هوشمند

LoRa در شهرهای هوشمند برای نظارت بر پارکینگها، چراغهای خیابانی، مدیریت پسماند و سیستمهای حمل و نقل عمومی استفاده میشود.

• کشاورزی هوشمند

در کشاورزی، LoRa برای نظارت بر شرایط خاک، رطوبت، دما و سلامت دامها به کار میرود.

• صنعت

در محیطهای صنعتی، LoRa برای نظارت بر تجهیزات، پیشبینی خرابیها، و مدیریت انرژی استفاده میشود.

• سلامت

LoRa در دستگاههای پوشیدنی برای نظارت بر سلامت افراد و ردیابی بیماران در بیمارستانها استفاده میشود.

• حمل و نقل

مدیریت ناوگان وسایل نقلیه و سیستمهای حمل و نقل هوشمند از دیگر کاربردهای LoRa هستند.