فناوری LPWan یکی از فناوری بسیار کاربردی در حوزه اینترنت اشیاء می باشد. از این فناوری و پروتکل های آن برای اتصال دستگاه های IoT به یکدیگر استفاده می شود. فناوری LPWan مخفف Low Power Wide Area Network می باشد که به معنی فناوری دوربرد با توان پایین است. فناوری LPWan دارای سه پروتکل است که هر کدام دارای مزیت ها معایب خاصی هستند که آن ها را نصبت به یکدیگر متمایز می کند. این پروتکل ها عبارتند از LoRaWan , Sigfox و Nb-IoT که در ارتباط با هرکدام به صورت مجزا صحبت خواهیم کرد.
پروتکل LoRaWan
پروتکل LoRaWan را می توان یکی از شناخته شده ترین و مهم ترین پروتکل شبکه LPWan دانست.
این پروتکل در باند فرکانسی بدون مجوز یا ISM کار می کند. این پروتکل در اروپا در باند های 868 و 433 مگاهرتز، در آمریکا 915 مگاهرتز و در آسیا بر روی باند 430 مگاهرتز کار می کند. LoRaWan برای شبکه ها و دستگاه هایی طراحی شده که نیاز به اتصالات بی سیم و دوربرد دارند. این پروتکل دارای مصرف انرژی بسیار پایین است که یکی از ویژگی های منحصر به فرد آن محسوب می شود، زیرا دستگاه هایی که در اینترنت اشیا استفاده می شوند عمدتا با باطری کار کرده و نیاز دارند که مصرف انرژی پایینی داشته باشند. دستگاه هایی که از پروتکل LoRaWan استفاده می کنند می توانند بدون نیاز به تعویض باطری تا چند سال کار کنند.
نرخ ارسال اطلاعات در این پروتکل چیزی حدود 27 kb/s می باشد که در اینترنت اشیاء کاملا طبیعی است.
هر Gateway موجود در این شبکه می توانند تا 15 کیلومتر در مناطق باز را پوشش دهد.
البته این مقدار برای حومه ی شهر و مناطق باز است و برای مناطق شهری کمی متفاوت است.
نحوه کار کردن شبکه LoRaWan :
شبکه Lora Wan دارای چهار جز اصلی است که شامل:
- End Device
- Gateway
- Network Server
- Application Server
این چهار جز بخش های اصلی پروتکل LoRaWan می باشند.
نحوه ی کار به این شکل است که ابتدا اطلاعات توسط End Device ها (دستگاه های انتهایی) یا همان سنسور ها جمع آوری شده و با استفاده از شبکه LoRa به Gateway ها ارسال می شوند. سپس آن داده های به وسیله Gateway ها و با استفاده از اینترنت و کانال های ارتباطی (LTE , 3G , Wifi) به Server های LoRaWan ارسال می شوند و پس از بعد پردازش و تجزیه تحلیل اطلاعات توسط سرور اطلاعات مورد نیاز توسط اینترنت به کاربران یا Application Server ها ارسال خواهند شد.
نوع توپولوژی در شبکه LoRaWan بر اساس توپولوژی Star است.
همچنین اطلاعات در این شبکه ها توسط AES رمزنگاری می شود.
همین موضوع باعث شده تا کاربران از امنیت اطلاعات خود مطمئن باشند اما دستگاه ها در شبکه LoRaWan در 3 کلاس فعالیت می کنند.
کلاس های مختلف در پروتکل LoRaWan :
کلاس A
دستگاه های کلاس A یک ارتباط دو طرفه بین خودشان و Gateway را پشتیبانی می کنند.
پیام های Uplink (از دستگاه به سرور) می توانند در هر زمان (به صورت تصادفی) ارسال شوند. پس از آن یک دستگاه می تواند دو بار در زمان مشخص شده (1s و 2s) پس از ارسال یک پیغام، پاسخ را دریافت کند. اگر سرور در هر یک از این زمان ها پاسخ ندهد در فرصت بعدی پس می تواند این کار را انجام دهد. سرور می تواند در اولین پنجره دریافت (Receive) یا در پنجره دریافت دوم پاسخ دهد، اما نباید از هر دو پنجره استفاده کند.
کلاس B
دستگاه های کلاس B کلاس A را با افزودن پنجره های برنامه ریزی شده برای پیام های downlink از سرور گسترش می دهند.
کلاس C
در این کلاس پنجره های دریافت اطلاعات به طور مداوم باز می مانند در پاسخ را دریافت کنند.
از معایب این کلاس مصرف انرژی بسیار بالای آن است.
اتحادیه LoRaWan یا LoRa Alliance
پروتکل LoRaWan توسط یک شرکت فرانسوی به اسم Semtech و صد ها شرکت دیگر به مانند IBM , Cisco , HP و … ساخته شده است. ورود به این اتحادیه و استفاده از امکانات LoRaWan و تجهیزات سخت افزاری آن کاملا برای هر شرکتی رایگان می باشد که همین موضوع باعث شده تا پروتکل LoRaWan رشد قابل توجه تری نسبت به سایر رقیبان خود داشته باشد.
امروزه شبکه LoRaWan در بیش از 95 کشور جهان فعالیت می کند.
