מדריך על LoRa ו -LoRaWAN:

מדריך על  LoRa  ו –LoRaWAN:

מה זה LoRa?

LoRa  ראשי תיבות של Long Range , היא טכנולוגיית שידור אלחוטי שפועלת בשכבה הפיזית (PHY) של תקשורת. היא משתמשת במודולציה מסוג Chirp Spread Spectrum (CSS), שמאפשרת שידור של מידע למרחקים ארוכים מאוד עם צריכת חשמל נמוכה ועמידות גבוהה להפרעות. LoRa מיועדת בעיקר ליישומי אינטרנט של הדברים (IoT), שבהם התקנים זעירים צריכים לתקשר על פני מרחקים גדולים עם חיי סוללה ממושכים.

יתרונות של LoRa:

• טווח תקשורת ארוך – עד 20 ק"מ מנקודה לנקודה
• צריכת חשמל נמוכה, אידיאלית עבור התקני IoT שמופעלים על סוללות.
• עלות תפעול נמוכה.
• תאימות גבוהה למערכות IoT.
• עמידות גבוהה להפרעות רדיו, מה שמאפשר שימוש בסביבות קשות עם רמות רעש גבוהות.

אתגרים:

• קצב שידור נמוך יחסית (עד 50 kbps).
• רגולציות שונות לגבי תדרים באזורים שונים בעולם.

מה זה LoRaWAN?

LoRaWAN היא פרוטוקול תקשורת שמבוסס על הטכנולוגיה של LoRa, אך הוא פועל בשכבת ה-MAC (Medium Access Control). LoRaWAN מנהלת את התקשורת בין התקני קצה (כמו חיישנים) לשערי תקשורת (Gateways), המתחברים לרשת מרכזית. הפרוטוקול מגדיר כיצד הנתונים משודרים בצורה מאובטחת, כיצד מתקנים מאומתים, ואיך מנוהלת הרשת בקנה מידה גדול.

מאפייני LoRaWAN:

• ארכיטקטורת רשת: רשת כוכב, שבה התקני קצה מתקשרים עם שערים המחוברים לשרת מרכזי.
• בידוד תדרים: LoRaWAN פועלת בטווחי תדרים חופשיים כגון 433MHz, 868MHz, 915MHz, שמשמשים לאזורים שונים בעולם.
• תמיכה בריבוי התקנים: רשתות LoRaWAN יכולות לנהל תקשורת בין אלפי התקנים במקביל.
• בקרת קצב נתונים: הפרוטוקול תומך בקצב נתונים אדפטיבי (ADR), שמאפשר לכל התקן להתאים את קצב השידור בהתאם לאיכות הקליטה.

שימושים עיקריים של LoRa  ו –LoRaWAN:

1. חיישנים חכמים: מעקב אחר פרמטרים סביבתיים כמו טמפרטורה, לחות, ורמות זיהום אוויר.
2. ניטור עירוני: מעקב אחר צריכת מים, גז וחשמל, וניהול משאבים מרחוק.
3. ניהול חקלאות חכמה: ניטור יבול, חיישני קרקע ומערכות השקיה מבוקרות.
4. מעקב אחר מתקנים: ניטור של ציוד יקר ערך, משלוחים, או כלי רכב בזמן אמת.

חומרה המשמשת בטכנולוגיית  LoRa  ו –LoRaWAN:  

1. שבבי LoRa: כמו SX1262 ו-SX1278, שמיוצרים על ידי חברת Semtech  ומשולבים בתוך מודולים תקשורתיים למגוון יישומים.
2. שערי תקשורת (Gateways): השערים מקבלים מידע מהחיישנים ומשדרים אותו לשרת המרכזי. לדוגמה, שערי RAK או Laird.
3. התקני קצה: חיישנים ומודולי תקשורת, כמו Heltec LoRa או מודולים מבוססי ESP32 עם LoRa.

פרוטוקולים נוספים הקשורים ל-LoRa:

• MQTT: פרוטוקול פופולרי להעברת נתונים ממערכות IoT.
• HTTP/HTTPS: פרוטוקולים המשמשים לניהול ובקרה של התקני LoRaWAN דרך ממשקים אינטרנטיים.

הרחבה על שבבי LoRa נבחרים:

 SX1278, SX1268, ו-SX1262 הם שבבי LoRa של Semtech, אבל הם נבדלים בכמה תכונות עיקריות כמו תדרים, צריכת חשמל ויכולת השידור. להלן השוואה מפורטת בין החומרה שלהם:

 קישורים לאתרים שמרחיבים בעניין החומרה:

·        Vyvymanga

·        DREAMLNK

·        The Things Network

קישורים לאתרי מידע שמרחיבים בנושא LoRa  ו –LoRaWAN:

·       Everything RF

·       LoRa Alliance®

·       GitHub

 תחום התדרים המותרים בישראל:

בישראל, תחום התדרים שהוקצה לטכנולוגיית LoRaWAN הוא בין 917 – 920 MHz  , בהתאם להנחיות משרד התקשורת. תחום תדרים זה נכלל בתוכנית האזורית AS923-4, המותאמת לאזור ולחוקים המקומיים. התוכנית כוללת גם התאמות (offsets) מסוימות כדי להתאים לרגולציה המקומית ולמקסם את ביצועי הרשת.

הקצאת התדרים הזו שונה מתוכנית התדרים האירופית, שמשתמשת בדרך כלל בתחום 868 MHz. תחום התדרים בישראל מאפשר שימוש מסחרי בטכנולוגיות IoT למגוון יישומים כמו ערים חכמות, חקלאות ותעשייה

הגבלות הספק:

• הספק שידור מקסימלי: 14 dBm (25 mW).
• שיעור תפוסה: עד 1% מהזמן לכל תחנת שידור ברוב השימושים האזרחיים.

הגבלות נוספות:

• על מנת למנוע עומס על התדרים, יש מגבלות על פרק הזמן שבו התקן יכול לשדר, בהתאם להספק השידור והערוצים הנבחרים.

מידע נוסף:

• השימוש בתחום תדרים זה פתור מרישוי (license-free), אך יש לוודא עמידה בכללי הרגולציה של משרד התקשורת הישראלי.

הגבלות אלו עוזרות להבטיח שמערכות תקשורת המשתמשות ב-LoRa ו-LoRaWAN יפעלו בצורה יעילה, עם מינימום הפרעות לתקשורת אלחוטית אחר.

למידע נוסף על הרגולציות המקומיות או מפרטים טכניים נוספים, מומלץ לעיין במסמכים הרשמיים של משרד התקשורת או במסמכי LoRa Alliance המגדירים את הפרמטרים האזוריים.

הינה מקטע רלוונטי מ- תקנות הטלגרף האלחוטי (אישורי התאמה), התשפ״א–2021