LoRa

LoRa (Long Range) is een open standaard voor draadloze communicatie, ontwikkeld door LoRa Alliance, een non-profitorganisatie. LoRa Alliance heeft ten doel Low Power Wide Area Networks (LPWAN) de nieuwe standaard te maken voor ontwikkelingen rond het Internet der dingen (engels: IoT - Internet of Things) en machine to machine-communicatie (M2M).

Algemeen

De LoRa standaard omvat een eenduidige configuratie van de modulatietechniek chirp spread spectrum (CSS) met geïntegreerde Forward Error Correction (FEC), vastgelegd in de fysieke laag (PHY) van een systeem. Hiermee specificeert de LoRa standaard slechts de functionaliteit van de hoogfrequente modem, waardoor de gebruiker de kans krijgt om de rest van het concept naar eigen toepassing in te vullen. Afhankelijk van het aantal gateways kunnen er enkele honderden tot enkele honderdduizenden eind-apparaten aangesloten worden op een netwerk.

Technologie

LoRa is gebaseerd op chirp spread spectrum modulatie, waardoor een beduidend groter bereik behaald kan worden dan met andere modulatietechnieken. De LoRa PHY kenmerkt zich o.a. door het zendproces, bestaande uit een vastgesteld aantal “chirps”, ook wel de preamble genoemd, gevolgd door de gemoduleerde data. Bij een LoRa ontvanger moet dit aantal chirps bekend zijn om te kunnen synchroniseren met de datastroom. Door de gevoeligheid van de ontvangers dusdanig te verbeteren, maakt LoRa het mogelijk signalen tot 19,5 dB onder de ruisvloer succesvol te demoduleren.

Topologie

Bestand:Star topology.png

Stertopologie

De LoRa netwerkarchitectuur wordt meestal ingericht als een sternetwerk waarin gateways een transparante overbrugging vormen tussen eindapparaten en een centrale netwerkserver. Door de spread spectrum technologie interfereren signalen met verschillende datasnelheden niet met elkaar en worden er tal van “virtuele” kanalen gelijktijdig gebruikt.

Protocollen

Omdat LoRa slechts de fysieke laag omvat is er een protocol nodig om LoRa toe te kunnen passen. Om naast de fysieke laag ook een oplossing in de MAC-laag van het OSI-model te bieden heeft de LoRa-Alliance een LoRa specifiek protocol ontworpen, het LoRaWAN protocol. LoRaWAN is het MAC-protocol van de LoRa-Alliance waarmee een efficiënte datacapaciteit voor een op een ster-topologie gebaseerd LoRa-netwerk beoogd wordt. Het protocol gebruikt diverse identificatie nummers en adressen, om stabiliteit en gebruiksgemak te kunnen garanderen. Het protocol specificeert meerdere apparaatklassen om de meest uiteenlopende eisen wat energieverbruik en verbinding betreft binnen het IoT te ondersteunen.

Private LoRa

Door een eigen LoRa compatibele gateway toe te passen, is het mogelijk een geheel eigen zogenaamd Private LoRa-netwerk op te zetten. Om LoRa voor iedereen eenvoudig toegankelijk te maken, zijn er een aantal initiatiefnemers die een netwerk opgezet hebben dat publiek toegankelijk is. Zo verscheen medio 2015 het initiatief “The Things Network”, een initiatief dat de grotere steden ter wereld met elkaar wil verbinden met behulp van het LoRa netwerk en andere bedrijven. Enkele Nederlandse commerciële netwerkoperators, bieden een LoRa netwerk waar middels een data-abonnement toegang toe gekregen kan worden. De intentie hiervan is een landelijk volledig dekkend netwerk te realiseren.

Externe links

• LoRa-Alliance
• The Things Network
• specificatie
• publiciteit
• Semtech
• producenten
• IBM heeft een open source versie

Bronnen, noten en/of referenties

Bronnen, noten en/of referenties N. Sornin, M. Luis, T. Eirich, T. Kramp, O.Hersent: LoRaWAN Specification, San Ramon LoRaWAN - Low-Power Wide-Area Network (LPWAN)  Intertaalkoppelingen via Wikidata (via reasonator)