LoRa və LoRaWAN nədir? – 1

Əşyaların interneti (Internet of Things, IoT) tətbiqetmələri son on ildə bütün dünyada sürətlə yayılmaqla, etibarlı və aşağı enerji sərfiyyatı ilə məlumatların uzun məsafələrə ötürülməsinin vacib ehtiyacı halına gəldi. Son zamanlarda bu ehtiyacı ödəyə biləcək rabitə texnologiyalarında əhəmiyyətli inkişafın şahidi oluruq. Bu inkişafın əsasında (başında ) isə LoRa, Sigfox, NB-IOT kimi aşağı bit səviyyələrində məlumatların aşağı enerji sərfiyyatı ilə ötürülməsini təmin edən simsiz rabitə texnologiyalarının ortaya çıxması dayanır.

Bu texnologiyalar arasında ən çox yayılmış olan LoRa (Long Range-Uzun məsafə) sözlərinin ilk hecalarından ibarət olan , WiFi və kabel rabitəsi kimi rəqabətçi texnologiyalardan daha uzun məsafədə rabitəni təmin edən və radiotezliklərdən istifadə etməklə reallaşdıran bir modulyasiya (xəbərləşmə) növüdür. LoRaWAN (Long Range Wide Area Network) isə regional, milli və ya qlobal bir şəbəkədə simsiz işləyən məhsullar üçün nəzərdə tutulmuş aşağı güclü geniş ərazili bir şəbəkə növüdür.

LoRa niyə inkişaf etdirildi?

Hazırda əşyaları (obyektləri) İnternetə bağlamaq üçün istifadə olunan mobil rabitə (2G, 3G, 4G + ,5G ) və WiFi, (uzun) məsafədən məlumat ötürülməsi və ya bu ötürülmənin davamlılığı kimi ehtiyacları tam ödəyə bilməməsi və ya bu ehtiyacları ödəyərkən yüksək xərclərin ortaya çıxması ,bu çatışmazlıqları aradan qaldıra biləcək yeni texnologiyanın axtarışının aparıcı qüvvəsi olmuşdur. WiFi texnologiyasında məsafənin məhdudlaşdırılması, mobil rabitənin xərcləri və yüksək enerji sərfiyyatı , LoRa texnologiyası ilə aradan qaldırılmalı olan əsas çatışmazlıqlar kimi müəyyən edilmişdir. Bölgədə, fərqli radio tezlik diapazonlarından istifadə edərək LoRa, açıq ərazidə 15 km-ə qədər genişlənə (əhatə edə) biləcək bir məsafədə (ərazidə) əlaqə qura bilər, son əlaqəli qurğular (end node) isə heç bir problem olmadan 8 ilə 15 il arasında əlaqə saxlaya bilər.

LoRa harada istifadə edilə bilər?

LoRa rabitə texnologiyasının istifadəsi üçün ən əlverişli sahələr, məlumat ölçüsünün aşağı və ya orta səviyyədə olduğu və ötürülmədə baş verə biləcək qısamüddətli gecikmələrə göz yumula biləcəyi, başqa sözlə “mission-critical” olaraq deyilən həyati əhəmiyyətli infrastruktur sistemlərindən kənarda qalan tətbiq sahələridir. Bu sahələrin ən yaxşı nümunələri ağıllı əkinçilik tətbiqləridir.

Uzun müddətli texniki xidmətə ehtiyac duymadan böyük ərazilərə siqnal ötürə bilən LoRa texnologiyası sayəsində ağıllı əkinçilik tətbiqetmələrini izləmək və inkişaf etdirmək daha asan oldu. Torpağın çirklənməsi, rütubət, temperatur və günəş işığı kimi amilləri ölçmək üçün yerləşdirilən LoRa sayğacları ilə əkin sahəsinin uzaq bir yerdən uyğun şəraitdə olub olmadığını yoxlamaq mümkün olacaq. Ağıllı kənd təsərrüfatı, su və qaz sayğacları tətbiqetmələrinə əlavə olaraq, kiçik məlumat paketlərinin iştirak etdiyi zavod avtomatlaşdırılması və ya ağıllı bina tətbiqləri LoRa’nın asanlıqla istifadə edilə biləcəyi sahələrdir.

LoRa Rabitə Strukturu, Üstünlükləri və Dezavantajları

LoRa əsasən dörd hissədən ibarət bir rabitə texnologiyasıdır. Birinci hissə LoRa Node (düyüm nöqtəsi) adlı son nöqtələrdir. Bu nöqtələrdə, LoRa modulu olan və ya modul uyğunluğu olan , sonradan LoRa modulu ilə təchiz edilə bilən sensorlar, sayğaclar, nəzarət cihazları kimi son nöqtə cihazları istifadə olunur.

İkinci hissədə, LoRa Gateway adlanan şlüz xüsusiyyətində qurğular var. Bu qurğular, LoRa node nöqtələrindən gələn məlumatları hər hansı bir protokola çevrilmədən Ethernet, WiFi və ya mobil rabitə texnologiyaları istifadə edərək LoRaWAN serverinə ötürür. Robustel tərəfindən hazırlanmış R3000 LG seriyası da, bu cür tətbiqlərdə LoRa Gateway kimi istifadə edilə bilən cihazlardan biridir. R3000 LG markadan asılı olmayaraq son nöqtələrdəki (end node) LoRa Node cihazları ilə LoRaWAN serveri arasındakı əlaqəni təmin edir.

Mikrotik tərəfindən hazırlanmış wAP LR8 dəsti bu cür tətbiqlərdə LoRa Gateway kimi istifadə edilə bilən cihazlardan biridir. wAP LR8 dəsti son nöqtədə LoRa Node cihazları ilə LoRaWAN serveri arasında əlaqəni təmin edir.

LoRa topologiyasının üçüncü hissəsi LoRaWAN serveridir. LoRaWAN server şlüzdən gələn məlumatları təhlil edir, tətbiq serverində istifadə ediləcək protokola çevirir və istifadəyə hazır vəziyyətə gətirir. Nəhayət, Dördüncü mərhələdə Tətbiq Serverləri node-dan gələn məlumatların nəzarətini və monitorinqini həyata keçirirlər.

LoRa rabitə texnologiyasının digər simsiz rabitə texnologiyaları ilə müqayisədə ən böyük üstünlüyü ondan ibarətdir ki, aşağı xərclərlə geniş məsafəyə çıxışı (rabitəni) təmin edir. Daha əvvəl qeyd edildiyi kimi, WiFi-yə daxil ola biləcəyimiz sahə çox məhduddur və enerji istehlakı da yüksəkdir. Digər tərəfdən, mobil rabitə məsafəli məhdudiyyətlərə məruz qalmır, lakin bu, yüksək enerji istehlakına, operator şirkətlərinin giriş (xəbələşmə) infrastrukturundan və xidmət xərclərindən asılılığa səbəb olur. Digər tərəfdən, qapalı ərazidə 2-3 kilometrə qədər və LoRa rabitə texnologiyası tərəfindən təklif olunan açıq ərazidə 15 kilometrə qədər, son nöqtədə bağlanacaq cihazdan asılı olaraq isə bir və ya iki “qələm batareyası” ilə 10 ilədək problem olmadan işləyə bilər.

Bununla birlikdə, hər hansı bir tətbiqdə istifadə etmədən əvvəl LoRa rabitə texnologiyasının məlumat ötürmə sürətinin az olduğunu nəzərə almaq lazımdır. Qlobal miqyasda fərqli tezlik diapazonlarından istifadə edərək LoRaWAN, Avropa üçün on tezlik kanalını təyin etdi. Bu on tezlik kanalının səkkizi 250 bps ilə 5.5 kbit/s arasında məlumat ötürə bilən çoxsaylı məlumat ötürmə sürətinə sahib olan kanallardır. Bu səkkiz kanaldan başqa, 11 kbps məlumat ötürmə sürəti olan və 50 kbps ötürmə sürəti olan FSK kanalı deyilən bir kanal var.

Son mərhələdə,LoRa Gateway qurğusuna qoşulmuş minlərlə LoRa Node cihazının fasiləsiz ötürə biləcəyi şəkildə yayılan məlumatlar, olduqca məhduddur. Duty-Cycle (…) eyni anda minlərlə LoRa şəbəkəsi üzərindən məlumatların ötürülməsində problem yarada biləcək amillərdən biridir. Hər bir LoRa Node cihazı üçün məlumatların ötürülməsi zamanı kanal tutduğuna görə təyin olunan Duty-Cycle dəyəri var.

Duty-Cycle dəyəri fasiləsiz rabitəni təmin etmək üçün nəzərə alınmalı olan ən vacib amillərdən biridir. 868 MHz tezlik diapazonundan istifadə edən Avropa bölgəsində hər LoRa Node üçün Duty-Cycle 1%, yəni saatda 36 saniyədir. Bu hər LoRa Node cihazının 36 saniyə ərzində bir tezlik kanalını tuta biləcəyi maksimum vaxtdır. LoRa Gateway-ə qoşulan LoRa Node sayı artdıqca, qarşıdurmalar (üst üstə düşmələr) səbəbindən ötürülən paketlərin miqdarı azalır.

LoRa’nın Gələcəyi

LoRa texnologiyasının sərhədlərinin (limitlərinin) və xüsusiyyətlərinin düzgün bir şəkildə başa düşməyimizin zəruriliyini düşünsək də, LoRa rabitə texnologiyasının qarşıdakı dövrdə böyük potensiala sahib olduğunu da unutmamalıyıq. İnkişaf etməkdə olan bir texnologiya olsa da, Hollandiyada işıqlandırma, ağıllı kənd təsərrüfatı, tullantıların izlənməsi və sayğac oxuma tətbiqetmələrində bu uğurun ən böyük sübutu olmuşdur. Son zamanlarda rabitə avadanlıqları istehsalçılarının LoRa dəstəkli məhsul portfelində görülən çeşidlilik artımı da LoRa’nın simsiz rabitə texnologiyalarının ulduzu olduğunun daha bir əlamətidir.

Mənbə:

1- Lora Alliance, “Resource Hub”. https://lora-alliance.org/resource-hub 
2- Adelanto, F. et al. (2017) “Understanding the Limits of LoRaWAN”, IEEE Communications Magazine