در بسیاری از مواقع نیاز است که تجهیزات الکترونیکی به صورت بی سیم به یکدیگر متصل شوند. در این مواقع از تجهیزات Radio Frequency یا به اختصار RF استفاده می‌شود. RF ها شامل تمامی امواج رادیویی هستند که با توجه به فرکانس و دامنه می‌توانند فاصله‌های مختلفی را طی کنند و به گیرنده برسند.

LoRa، یک فناوری محبوب می باشد. که هم برای پروژه‌های IOT که دارای ارتباطات برد بلند و گسترده هستند، مناسب می باشد. و هم یک ماژول توسعه یافته تکنولوژی Ai-Thinker است که تولیدکننده سری‌های محبوب ESP32 می‌باشد. این ماژول کاربردی بر پایه تراشه SX1278 است و دارای فرکانس کاری 433 مگاهرتز می‌باشد.

این ماژول شامل UART ،GPIO ،LoRA Radio layer، رابط‌های SPI و I2C و … است. میکروکنترلر با استفاده از UART با فرستنده LoRa برای کنترل و مانیتور کردن برنامه‌ها با هم در ارتباط هستند. ماژول لورا از طریق پروتکل SPI قابل اتصال به بردهایی نظیر ESP32 و رزبری پای می‌باشد.

LoRa و LoRaWAN (و Symphony Link) چیست؟

LoRa (Long Range) یک فناوری ارتباطات داده بی‌سیم دیجیتال با فناوری اینترنت اشیا IoT است که توسط Cycleo of Grenoble ، فرانسه ثبت اختراع و در سال 2012 توسط Semtech روش انتقال مبتنی بر IP برای این شبکه رزرو شده است.

لورا از طریق باند فرکانس رادیویی زیر گیگاهرتز بدون مجوز نظیر 169 مگاهرتز ، 433 مگاهرتز ، 868 مگاهرتز (اروپا) و 915 مگاهرتز (آمریکای شمالی) فعالیت می‌کند. LoRa انتقال انرژی با برد بسیار دور (بیش از 10 کیلومتر در مناطق روستایی) با مصرف انرژی پایین را امکان‌پذیر می‌کند. لایه ارتباطی LoRaWAN (شبکه‌ای با طیف گسترده از منطقه وسیع) است و یک پروتکل ارتباطی منبع‌باز است که توسط کنسرسیوم LoRa تعریف می شود. که بر روی LoRa بنا می شو. Symphony Link، پروتکل ارتباطی منبع‌باز دیگری است که توسط یک شرکت به نام Link Labs تعریف می شود. بنابراینLoRaWAN پروتکل ارتباطات و معماری سیستم را برای شبکه تعریف می‌کند. در حالی که لایه فیزیکی LoRa پیوند ارتباطی دوربرد را امکان‌پذیر می‌کند. پروتکل ارتباطی LoRa WAN تضمین ارتباط قابل‌اعتماد، برقراری ارتباط امن و اضافه کردن هدرهای اضافی به پکت‌های داده را انجام می‌دهد.

LoRa و LoRaWAN اتصال ارزان‌قیمت و دوربردی را برای تجهیزات اینترنت اشیا IoT در مناطق دورافتاده، روستایی و برون مرزی را ممکن می‌کنند. آنها به طور معمول در معدن، مدیریت منابع طبیعی، انرژی تجدید پذیر، تدارکات بین‌قاره‌ای و مدیریت زنجیره تأمین استفاده می‌شوند. LoRaWAN بهترین نوع LPWAN است و وعده اتصال به همه‌جا را در برنامه‌های IoT در فضای بازکه ساختارهای شبکه و مدیریت ساده‌ای دارد را محقق می‌کند.

توپولوژی شبکه LoRa و LoRaWAN

معماری شبکه LoRaWAN در یک توپولوژی ستاره‌ای مستقر می شو (در مقابل توپولوژی مش در Zibgee). شبکه‌های LoRaWAN که در یک توپولوژی ستاره‌ای قرار دارند.وبطوریکه دارای ایستگاه‌های پایه داده‌های بین گره‌های سنسور و سرور شبکه هستند. ارتباط بین گره‌های سنسور و ایستگاه‌های پایه از طریق کانال بی‌سیم با استفاده از لایه فیزیکی LoRa برقرار می‌شود در حالی که اتصال بین دروازه‌ها و سرور مرکزی از طریق شبکه IP اداره می‌شود.

• گره‌های انتهایی با استفاده از LoRa مستقیماً به تمام دروازه‌های موجود در محدوده، داده را انتقال می‌دهند.
• پیام‌های Gateway بین دستگاه‌های نهایی و یک سرور شبکه مرکزی با استفاده از IP رد و بدل می‌شود.

کاربرد برد توسعه LoRaWAN SX1278 :

اینترنت اشیا
کنستانتره متر
کنستانتره کنترل صنعتی
سیستم های هشدار امنیتی
ایستگاه LPWAN

مشخصات ماژول ارتباطی لورا:

1.میکروکنترلر: STM32L151CBU6 (Ultra Low Power 32-bit MCU, cortex arm -m3)
2.چیپ لورا: SX1278
3.برد مبدلUSB به سریال: CP2102
4.دارای 2 LED نمایشگر: نارنجی(فلش زدن: روشن، روشن بودن ممتد: در حال شارژ، خاموش: شارژ کامل)، سفید(متصل به پین 8)
5.متصل به کلاک 32.768KHz
6.دارای فضای باتری قابل شارژ
7.حداکثر توان خروجی: 18 دسی بل
8.مجهز بودن پردازنده به پورت های ارتباطی: SPI, USART, IIC, GPIO, ADC
9.دارای مبدل آنالوگ به دیجیتال 12 بیتی
10.دارای کنترل کننده حافظه DMA
11.دارای حافظه 128 کیلو بایتی
12.حافظه SRAM: 16 کیلو بایتی
13.حافظه EEPROM: 4 کیلو بایتی
14.رجیستر بک آب: 80 بایتی
15.مجهز به پورت میکرو USB
16.دارای آنتن
17.ابعاد: 57x27x7 میلی متری
18.توان مصرفی: 6 میکرو آمپر