LoRa NEDİR?
Long Range (Uzun Mesafe) kelimelerinin ilk hecelerinden oluşur. Wi-Fi ve kablolu haberleşme gibi rakip teknolojilere göre bazı avantajlara sahip, radyo frekanslarını kullanarak iletişimi sağlayan bir çeşit kablosuz telekomünikasyon ağıdır. 2012’de Fransa’da geliştirilen bu teknoloji, 2015’te kurulan LoRa Alliance’ın kurucu üyelerinden Semtech satın almıştır.
LoRa’nın ne olduğunu anlattığımıza göre şimdi LoRaWAN’a geçebiliriz.
LoRaWAN
Çok düşük güç tüketimi ile geniş alanda çift yönlü iletişim sunan bir ağ protokolüdür. İletişim menzilleri, kullanılan LoRa modüllerine göre, alandaki engellere ve çevresel koşullara göre değişiklik göstermektedir. Şehir içinde 2-4 km şehir dışında ise 15 km ye kadar veri akışı sağlanabilmektedir. Uygun maliyetli olarak anılmasının sebebi lisanssız ISM radyo bantlarını kullanması ve veri gönderirken de alırken de düşük akım (50mA) çekmesidir. Şöyle örnek verelim bir kalem pil kullandığınızı varsayarsak 10 yıla yakın değiştirmeyeceksiniz demektir.
Şimdi biraz haberleşme adımlarından bahsedelim. Haberleşme adımları 4 kısımdan oluşmaktadır.
1.DÜĞÜM NOKTASI: Uç nokta olarak da adlandırılmaktadır. Bu noktalar LoRa modüllerini bünyesinde bulundurmaktadır.(sensör, sayaç vb.)
2.GATEWAY: Ağ geçidi dediğimiz özellikteki cihazlardır. Bu cihazlar uç noktasından gelen verileri değiştirmeden Ethernet, Wi-Fi gibi haberleşme teknolojilerini kullanarak LoRaWAN sunucusuna aktarır. Yani kısaca uç noktalar ile LoRaWAN sunucusu arasındaki bağlantıyı sağlar. Gateway olarak 3 çeşit vardır;
- Macro-cell: Açık alanda kullanılan kullanılır. Kulelerin tepeleri, evlerin çatıları gibi yerlere koyulur.
- Pico-cell: İç ortamlarda kullanılmaktadır.
- Devolopment Kit: Ar-ge yapmak isteyenlerin tercih edebileceği modeldir.
3.LoRaWAN SUNUCUSU: Ağ geçidinden gelen verileri çözümleyerek uygulama sunucusu protokolüne uyarlayıp hazır hale getirir.
4.UYGULAMA SUNUCUSU: Uç noktadan gelen veriyi takip ederek kontrol eder.
LoRaWAN SINIFLARI
A SINIFI (TETİKLEME İLE DİNLEME)
Pil tüketiminin en az da tutulması prensibiyle üretilmiştir. Uç cihazlar sürekli olarak gatewaye mesaj yollayabilir. Buna uplink denir fakat cihazlar ağı dinlemezler çünkü uyku modundadırlar. Düşük güç tüketimi de bu şekilde sağlanmaktadır. Uç cihazlar dinleme için enerji tüketmemektedirler.
B SINIFI (PERİYODİK DİNLEME ve DENGELİ PİL TÜKETİMİ)
Cihazın herhangi bir veri alabilmesi için kullanıcının 1 sn ile 128 sn aralığında belirlediği periyotlarla senkronize olması durumunda işaret alması gerekmektedir. Belirlenen periyotların dışında uç cihaza veri akışı sağlanmamaktadır ve yine uplink sadece bu zamanlarda gerçekleşir.
C SINIFI (SÜREKLİ ZAMANLI DİNLEME ve YÜKSEK PİL TÜKETİMİ)
Bu sınıfta yer alan cihazlarda sürekli dinleme gerçekleşmektedir. Bu da gerçek zamanlı olarak sürekli veri akışı sağlamaktadır. Fakat bunun sonucunda pil tüketimi fazla olacağından gerçek zamanlı veri akışına gerek duymadığınız yerlerde kullanmamanızı tavsiye ederim. Devir ekonomi devri maliyeti artırmaya gerek yok 🙂
Son olarak güvenliğe de değinelim çünkü hayatımızın her yerinde olan ve olmaya devam edecek IoT dünyası bizim için güvenlik anlamında çok önemli. LoRaWAN teknolojisi de bu konuda son derece güvenilir. Verilerin güvenliği için 2 ayrı şifreleme kullanılır. Bunlardan ilki ağ güvenliği için diğeri uygulama katmanının güvenliği içindir. Uç cihaz ile ağ sunucusu arasındaki verilerin güvenli iletişimi için 128 bitlik benzersiz bir ağ oturum anahtarı kullanılır. Uygulama katmanında ise uçtan uça iletişimde 128 bitlik benzersiz bir uygulama oturum anahtarı kullanılır. Bu 128 bitlik anahtarlar AES algoritmaları kullanılarak üretilir.
UYGULAMA ALANLARI
LoRaWAN, birbirinden farklı uygulamarı kolaylıkla destekleyebilmesi ile akıllı şehir projelerinde sıklıkla tercih ediliyor. Su ve enerji tüketimlerinin takibi, kritik altyapıların takibi, akıllı aydınlatma sistemleri, park yeri yönetimi, akıllı sulama sistemleri gibi şehirdeki birçok farklı altyapı LoRaWAN üzerinden takip edilebiliyor.
Bir diğer örnek ise tarımsal alanlar. Tarımda toprakla ilgili ölçümler LoRaWAN ile uzaktan yapılabiliyor ve ürün akıllı tarım projeleri sayesinde ürün kalitesi arttırılabiliyor.
LoRaWAN’ın yeni gelişen bir diğer kullanım alanı ise endüstriyel alanlar. LoRaWAN Farklı sensörler ile makinelerden ya da üretim alanından alınan veriler sayesinde üretim alanlarında verimlilik ölçümlenebiliyor, iş sağlığı ve güvenliği uygulamaları yapılabiliyor, kritik altyapıların durumları takip edilebiliyor.
LoRaWAN’ın kullanım alanları bunlarla sınırlı değil ve gün geçtikçe artıyor. Maliyet, kapsama alanı ve batarya avantajı göz önünde bulundurulduğunda LoRaWAN mevcut teknolojilerin önüne geçiyor ve daha fazla alanda ve projede adından söz ettirmeye devam ediyor.
Evet bu yazımızda LoRaWAN’ı sizlere anlatmaya çalıştım özet olarak tekrar bir toparlayalım. LoRa uç cihazlarda çift yönlü kullanılarak uzak mesafelerde kontrol yapmayı sağlamaktadır. Bu uygulamanın diğer sistemlerden farklı temel kazanımı da birçok işlemi uzaktan sağlaması ve pil ömrüyle maliyeti düşürmektir.
🚀 LoRa gibi kablosuz modülleri satın almak için web sitemizi ziyaret edebilir ve sorularınız olursa yorumlara yazabilirsiniz. 🙂
Herkese iyi çalışmalar. 🙂
