Quali sono le differenze tra LoRa e LoRaWAN?

Viviamo in un'epoca rivoluzionaria, in cui la tecnologia IoT sta esplodendo! Ecco perché ci imbattiamo continuamente in termini come LoRa e LoRaWAN. La maggior parte delle persone usa questi due termini in modo intercambiabile perché sembrano simili. Tuttavia, questo non è del tutto vero, poiché LoRa e LoRaWAN sono correlati ma non intercambiabili. In questa guida, analizzeremo le principali differenze tra LoRa e LoRaWAN. Esamineremo anche alcuni casi d'uso reali e i notevoli vantaggi che offrono.

LoRa = la radio (PHY).

LoRaWAN = le regole/protocollo di rete che gira su LoRa.

Scegli LoRaWAN per implementazioni scalabili e interoperabilità; scegli LoRa (personalizzato/P2P) quando controlli entrambe le estremità e desideri un collegamento privato leggero.

Capire LoRa e LoRaWAN

Prima di comprendere le principali differenze tra LoRa e LoRaWAN, dovremo acquisire una conoscenza approfondita delle definizioni e dell'architettura di funzionamento di LoRa e LoRaWAN.

Cos'è LoRa

LoRa (Long Range) è una tecnologia di comunicazione wireless a lungo raggio che opera su radiofrequenze per fornire connettività IoT. Sviluppata da Semtech, LoRa funge da livello fisico per la trasmissione di piccoli payload su lunghe distanze. È possibile utilizzare un modem LoRa per convertire i piccoli payload dei sensori in questo segnale a radiofrequenza.

Fondamentalmente, LoRa modula i segnali utilizzando il Chirp Spread Spectrum (CSS), una tecnica di modulazione che rende il segnale resiliente al rumore e alle interferenze. Questo aiuta LoRa a sfruttare efficacemente l'intera larghezza di banda del canale durante la trasmissione di dati da dispositivi IoT. LoRa funziona in bande ISM non soggette a licenza. LoRa è ideale per messaggi di sensori di piccole dimensioni e poco frequenti, in cui la durata della batteria e la copertura sono più importanti della velocità di trasmissione.

È importante sottolineare che LoRa può essere utilizzato come parte di una rete LoRaWAN o in implementazioni personalizzate/proprietarie (punto a punto) in cui è possibile definire il proprio comportamento di rete.

Cos'è LoRaWAN

LoRaWAN (Long Range Wide Area Network) è il protocollo di rete che opera su collegamenti radio LoRa. Definisce come i dispositivi si connettono a una rete, come vengono protetti i messaggi, come i gateway inoltrano il traffico a un server di rete e come le applicazioni ricevono i dati. LoRaWAN definisce anche le classi di dispositivi (A/B/C) che controllano quando un dispositivo può rimanere in ascolto per i downlink, un vincolo importante per il consumo energetico e la latenza.

È importante sottolineare che il protocollo LoRaWAN è standardizzato e gestito dalla LoRa Alliance. Pertanto, siamo in grado di creare soluzioni IoT economiche, bidirezionali, a basso consumo e a lungo raggio, che possiamo implementare in scenari che coinvolgono sensori su larga scala. LoRaWAN richiede spesso meno gateway per stabilire una rete. Questo è uno dei motivi principali per cui LoRaWAN sta guadagnando popolarità per l'implementazione in applicazioni come le smart city, ecc.

LoRa e LoRaWAN nRETE aarchitettura

Le reti LoRaWAN utilizzano una topologia a stella, in cui i gateway fungono da ponti per la trasmissione di dati tra i dispositivi finali e un server centrale. I dispositivi finali comunicano con i gateway utilizzando il livello fisico LoRa (lungo raggio, basso consumo energetico). I gateway inoltrano quindi i messaggi al server di rete tramite un backhaul IP (Ethernet, cellulare, Wi-Fi, ecc.).

• Nodi finali: Sensori/attuatori che trasmettono uplink; i downlink dipendono dalla classe del dispositivo e ricevono finestre.
• Gateway: Gateway sono bridge che ricevono pacchetti radio LoRa e inoltrano il payload + i metadati al server di rete tramite IP.
• Server di rete: Deduplicazione, stato della sessione del dispositivo, decisioni ADR, pianificazione/routing del downlink.
• Server delle applicazioni: Decodifica payload, logica aziendale, dashboard, integrazioni.

LoRa vs LoRaWAN: un'analisi comparativa

Ecco una tabella che riassume le principali differenze tra il livello fisico LoRa e il livello di rete LoRaWAN:

LoRa e LoRaWAN: la spina dorsale di LPWAN

Con la crescente diffusione dell'IoT, assistiamo a un numero sempre maggiore di implementazioni LPWAN. Molti colossi tecnologici e aziende del settore IoT si affidano ampiamente alle LPWAN per diverse applicazioni. In effetti, LoRa e LoRaWAN stanno diventando una scelta popolare per implementazioni IoT su larga scala e ad ampia copertura. È interessante notare che LoRa e NB-IoT domineranno il mercato LPWAN con oltre l'85% delle connessioni a livello globale entro il 2028.

Questa comunità in crescita garantisce un ecosistema di innovazione che incoraggia tutti a passare a una soluzione più affidabile. Le ragioni di questa rapida crescita sono molteplici e ne analizzeremo alcune.

• Bassa potenza: Batteria pluriennale per sensori a basso ciclo di lavoro.
• Connettività a lungo raggio: Un singolo gateway può spesso coprire aree estese, a seconda dell'ambiente, dei modelli di traffico e della progettazione dell'implementazione.
• Minori costi: Funziona in uno spettro senza licenza; i dispositivi e i gateway possono essere più economici di molte configurazioni cellulari.
• Prestazioni indoor: Spesso funziona bene in ambienti interni, a seconda dei materiali di costruzione e della disposizione.
• Opzione di rete privata: È possibile distribuire i propri gateway e server di rete.
• Ecosistema in rapida crescita: Supportato dalla LoRa Alliance e da una vasta comunità globale di membri.
• Compromessi: Dimensioni del payload limitate, downlink limitato, non adatto allo streaming/in tempo reale.

Casi d'uso reali di LoRaWAN e LoRa

Esistono numerose possibilità di utilizzo delle soluzioni LoRa e LoRaWAN . Tuttavia, i principali attori del settore sono interessati solo ad alcuni ambiti specifici e stanno valutando unicamente le applicazioni più promettenti. Tra queste, lo sviluppo di parcheggi intelligenti, la gestione intelligente del traffico e dei rifiuti, la misurazione a distanza, la sicurezza di case ed edifici, una catena di approvvigionamento e una logistica più efficienti, un'agricoltura più pratica e produttiva, un'attività mineraria più efficiente e la produzione automatizzata. In poche parole, LoRaWAN è ideale per molte applicazioni IoT che interessano sia aziende private che enti governativi. In questa sezione, esamineremo brevemente alcuni dei casi d'uso più rilevanti.

Utilizzo di LoRaWAN per il monitoraggio dei veicoli nei parchi industriali

Si tratta di una sottoapplicazione della gestione intelligente della flotta e della logistica. Un fornitore di servizi di trasporto che gestisce migliaia di camion necessitava di visibilità della posizione all'interno di grandi parchi industriali, ma i localizzatori GPS basati su SIM avrebbero comportato costi ricorrenti proibitivi. L'azienda ha sviluppato una soluzione basata su LoRaWAN che può semplificare il tracciamento della posizione dei veicoli. Il localizzatore GPS LoRaWAN LW001-BG Pro raggiunge distanze di comunicazione di circa 7 km in spazi aperti. Ridurrà notevolmente i costi di tracciamento e trasformerà il processo di monitoraggio in uno automatico.

Analisi del traffico e della folla nelle città intelligenti in Germania

Prima dell'implementazione, la città tedesca aveva una visibilità limitata sui flussi di traffico e sulla folla, a parte l'osservazione manuale agli incroci principali. LW003 Ultra aiuta a catturare informazioni sul movimento scansionando i segnali BLE in punti ad alto traffico come stazioni ferroviarie e strutture pubbliche, e quindi inviando i dati raccolti alla piattaforma tramite un gateway LoRaWAN. Pertanto, è in grado di ridurre gli angoli ciechi e quindi consente un notevole miglioramento nella pianificazione urbana. Questo sistema è così efficiente perché si basa su Bluetooth e LoRaWAN.

Sensore di parcheggio MOKOSmart per il monitoraggio dell'occupazione

MOKOSmart è un nome ben noto nel mercato dei dispositivi IoT. Il nostro sensore di parcheggio LW009-SM fornisce un rilevamento accurato e preciso dell'occupazione degli spazi di parcheggio. Sviluppato utilizzando radar a microonde e rilevamento geomagnetico, trasmette ed elabora i dati tramite protocolli LoRaWAN. Si installa rapidamente e notifica agli operatori lo stato dei parcheggi in tempo quasi reale con una precisione di rilevamento superiore al 99%. Contribuisce a ottimizzare l'utilizzo degli spazi e a contrastare le perdite di fatturato dovute a errori di monitoraggio manuale.

Monitoraggio della sicurezza dei bambini nella Mongolia montuosa

In un'area montuosa della Mongolia con segnali di comunicazione costantemente scarsi, l'implementazione fornisce a ogni bambino un pulsante antipanico compatto LW004-PB LoRaWAN. Il suo scopo principale è tracciare la posizione dei bambini e avvisare i genitori in caso di emergenza. Il dispositivo è dotato di acquisizione della posizione basata su GPS e trasmette tramite una rete municipale a bassa frequenza. L'LW004-PB include un pulsante SOS che avvisa i genitori. Pertanto, i genitori possono visualizzare sulla piattaforma sia i dati sulla posizione in tempo reale che quelli storici.

Gestione di scooter elettrici basata su LoRaWAN in Uruguay

Gli operatori che gestiscono centinaia di monopattini condivisi in un parco tecnologico uruguaiano stanno lavorando per sviluppare soluzioni di tracciamento efficienti. Hanno integrato il tracker LoRaWAN LW004-PB nella loro flotta di monopattini. Il suo scopo principale è fornire tracciamento della posizione e visibilità del livello della batteria per ridurre i tempi di fermo ed evitare che i monopattini vengano smarriti. Gli operatori possono monitorare la propria flotta tramite una dashboard con indicatori di batteria codificati a colori e avvisi di ricarica. In questo modo, possono prendere decisioni più oculate sulla programmazione della manutenzione e sull'operatività estesa della flotta.

LoRa and LoRaWAN contro oaltro LPWAN tecnologie

LoRa e LoRaWAN sono tecnologie leader nel settore LPWAN per l'IoT. Come si confrontano con altre tecnologie LPWAN concorrenti?

LoRa/LoRaWAN contro NB-IoT

Narrow Band IoT (NB-IoT) è uno standard LPWAN sviluppato da 3GPP per la connettività IoT cellulare. NB-IoT sfrutta l'infrastruttura LTE esistente, ma opera su spettro concesso in licenza, quindi l'utilizzo di reti NB-IoT comporta dei costi. NB-IoT offre una buona penetrazione indoor e un funzionamento a basso consumo. Tuttavia, la tecnologia cellulare dipende dall'operatore. Se si desidera una copertura gestita dall'operatore e non si necessita di un'infrastruttura privata, NB-IoT può essere la soluzione migliore. Inoltre, se si necessita di un comportamento di handover simile a quello della mobilità/voce, LTE-M è spesso la soluzione LPWAN cellulare che viene presa in considerazione.

LoRa/LoRaWAN contro Sigfox

Sigfox è una LPWAN proprietaria che utilizza la modulazione a banda ultra-stretta per messaggi molto piccoli e poco frequenti. Può essere conveniente su larga scala, ma comporta un compromesso in termini di flessibilità perché non è un ecosistema aperto come LoRaWAN. Inoltre, Sigfox supporta il downlink, ma è molto limitato (comunemente indicato come fino a 4 messaggi downlink al giorno, da 8 byte ciascuno).

LoRa/LoRaWAN contro Zigbee

Zigbee non è propriamente una LPWAN, ma piuttosto una rete mesh a corto raggio utilizzata all'interno degli edifici. Poiché Zigbee opera a 2.4 GHz, la portata è inferiore rispetto alle tecnologie sub-GHz come LoRa. Zigbee offre interoperabilità, ma può presentare requisiti complessi di configurazione e sincronizzazione della rete. Il consumo energetico è maggiore rispetto alla tecnologia LPWAN. Zigbee può essere più adatto per il rilevamento/controllo all'interno degli edifici con molti dispositivi nelle vicinanze.

Il ruolo di LoRa e LoRaWAN nel settore IoT

Molte rinomate aziende di telecomunicazioni si affidano a LoRa e LoRaWAN. Sono particolarmente adatte all'IoT perché consentono di connettere un gran numero di dispositivi alimentati a batteria su ampie aree. Tali applicazioni di tipo telemetrico coinvolgono dispositivi che inviano piccoli carichi utili a bassa o moderata frequenza e necessitano di batterie con una durata di diversi anni.

A livello generale, ecco l'idea chiave: LoRa è il livello radio che consente la comunicazione a lungo raggio, e LoRaWAN è il protocollo di rete che definisce le "regole" per le implementazioni su larga scala. Ecco perché continuano a essere utilizzati in casi d'uso IoT reali, come contatori intelligenti, edifici intelligenti, monitoraggio industriale, tracciamento logistico, agricoltura, rilevamento nelle smart city e altro ancora.

Naturalmente, LoRaWAN non è pensato per ogni situazione. Se la vostra applicazione necessita di un'elevata velocità di trasmissione dati, una latenza bassissima o un controllo frequente del downlink, potreste trovare più vantaggioso ricorrere ad altre opzioni wireless. Tuttavia, se utilizzati negli scenari giusti, LoRa e LoRaWAN rimangono una base affidabile per implementazioni IoT scalabili e a bassa manutenzione. Con la maturazione dell'ecosistema, stiamo assistendo a migliori strumenti per il provisioning, la gestione dei dispositivi e le strategie di aggiornamento del firmware, che semplificano la gestione di implementazioni di grandi dimensioni.

Iniziare con LoRa e LoRaWAN

MOKOSmart è un nome noto nel settore IoT e vanta anni di esperienza nella progettazione e produzione di dispositivi LoRaWAN su larga scala. Il nostro team di ricerca e sviluppo dedicato si concentra sulla realizzazione di prodotti affidabili e pronti per l'uso sul campo, dai tracker e sensori ai gateway, in modo che le aziende possano passare dalla fase pilota a quella di distribuzione senza inutili ritardi.

Se stai pensando di avviare un progetto LoRaWAN, ecco alcune cose da definire fin da subito (questo ti farà risparmiare un sacco di tempo in seguito):

• Il tuo caso d'uso e la frequenza di segnalazione (dimensione del payload + intervallo di segnalazione)
• Ambiente di distribuzione
• Obiettivo di potenza (durata della batteria)
• Esigenze di downlink (comandi? FUOTA?)
• Modello di copertura (rete pubblica vs privata)

Condividi questi requisiti e ti consiglieremo un piano dispositivo + gateway e una configurazione pilota.

Domande frequenti su LoRa e LoRaWAN

LoRa e LoRaWAN sono la stessa cosa?

No. LoRa è la radio (PHY), è il modo in cui i dati vengono trasmessi via etere. LoRaWAN è il protocollo di rete che gira su LoRa e definisce come i dispositivi si collegano a una rete, come vengono protetti i messaggi e come i dati vengono instradati dal dispositivo al gateway al server.

Ho bisogno di un gateway per utilizzare LoRa o LoRaWAN?

Per LoRaWAN: sostanzialmente sì: le reti LoRaWAN si basano su gateway + un server di rete.

Per LoRa (personalizzato/P2P): non sempre. È possibile creare collegamenti punto-punto senza un gateway LoRaWAN, ma sarai responsabile delle "regole di rete" da solo.

Qual è la differenza tra LoRaWAN Classe A, B e C?

• Classe A: potenza più bassa, durata della batteria migliore, il downlink avviene dopo l'uplink (più comune).
• Classe B: finestre di ricezione programmate per tempi di downlink più prevedibili.
• Classe C: quasi sempre in ascolto (latenza minima, consumo energetico massimo).

LoRaWAN supporta la comunicazione downlink e bidirezionale?

Sì, ma non è come il Wi-Fi. Il downlink LoRaWAN è vincolato dalla classe del dispositivo e dalle finestre di ricezione.

• Classe A (la più comune): il dispositivo può ricevere il downlink solo dopo aver inviato un uplink.
• Classe B/C: maggiore capacità di downlink, ma solitamente maggiore consumo energetico.

Quale frequenza utilizza LoRa/LoRaWAN?

LoRaWAN opera su bande ISM senza licenza, ma il piano di frequenza esatto dipende dalla regione/paese (quindi non si sceglie una "frequenza LoRa" universale ovunque).

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