در دنیای امروز که دستگاه های هوشمند به سرعت در حال گسترش هستند، نیاز به ارتباطات بی سیم کم مصرف و پایدار بیش از هر زمان دیگری احساس می شود. LoRaWAN یکی از پروتکل های مهمی است که برای مدیریت شبکه های دستگاه های اینترنت اشیا (IoT) طراحی شده است. این پروتکل به دستگاه ها امکان می دهد با استفاده از فناوری LoRa، داده های خود را در فواصل طولانی و با مصرف انرژی کم ارسال کنند. اما LoRaWAN دقیقاً چیست و چه تفاوتی با فناوری LoRa دارد؟ در این مقاله، به بررسی جامع این پروتکل و کاربردهای گسترده آن در صنایع مختلف خواهیم پرداخت.
نقش اینترنت اشیا در بهینه سازی مصرف آب چیست ؟ برای مطالعه کلیک کنید
LoRa چیست؟
LoRa (مخفف Long Range) یک فناوری ارتباطی بی‌سیم است که توسط شرکت Semtech توسعه داده شده است. این فناوری به دستگاه‌ها اجازه می‌دهد داده‌ها را با سرعت کم ولی در فواصل طولانی و با مصرف بسیار کم انرژی ارسال کنند. LoRa از امواج رادیویی برای ارسال داده‌ها استفاده می‌کند و قادر است سیگنال‌های خود را حتی در مکان‌های شلوغ یا با موانع فیزیکی مانند ساختمان‌ها و درختان ارسال کند.
ویژگی های کلیدی LoRa
برد بلند: دستگاه های LoRa می توانند تا چند کیلومتر دورتر از یکدیگر اطلاعات ارسال کنند.
مصرف انرژی پایین: دستگاه هایی که از LoRa استفاده می کنند، می توانند سال ها بدون نیاز به تعویض باتری کار کنند.
پهنای باند کم: LoRa برای ارسال داده‌هایی که نیاز به پهنای باند زیادی ندارند، مانند پیام‌های کوچک یا اطلاعات ساده از سنسورها، بسیار مناسب است.
فرض کنید یک مزرعه هوشمند دارید که در آن از سنسورهای رطوبت خاک استفاده می کنید. این سنسورها می توانند اطلاعات را به صورت مرتب به یک مرکز مدیریت ارسال کنند تا میزان آبیاری، بهینه سازی شود. با استفاده از LoRa، این سنسورها می توانند داده های خود را حتی از فاصله چند کیلومتری ارسال کنند.
LoRaWAN
LoRaWAN یک پروتکل شبکه ای است که بر پایه فناوری LoRa کار می کند. این پروتکل امکان ارسال داده ها توسط دستگاه‌های مختلف مانند سنسورها را به Gateway فراهم می کند. Gateway پس از دریافت داده‌ها، آن‌ها را به سرور مرکزی (Cloud) منتقل می‌کند. LoRaWAN قوانین و دستورالعمل‌هایی برای نحوه ارتباط، امنیت داده‌ها و مدیریت دستگاه‌ها تعیین می‌کند.
اجزای LoRaWAN
دستگاه‌های پایانی یا End Devices، داده‌ها را جمع‌آوری کرده و به سمت Gateway ارسال می‌کنند. این دستگاه‌ها شامل سنسورها یا ابزارهای دیگری هستند. این دستگاه ها معمولاً بسیار کم مصرف هستند.
کنتورهای هوشمند که مصرف آب یا برق را اندازه‌گیری کرده و داده‌ها را به شبکه ارسال می‌کنند. نمونه هایی از End Device ها هستند.
کنتور آب LoRaWAN؛ نوآوری هوشمند در انتقال اطلاعات برای کسب اطلاعات کلیک کنید.
Gateway: این دستگاه ها اطلاعات را از چندین End Device دریافت کرده و به سرور مرکزی (از طریق اینترنت، شبکه های سیمی یا بی سیم) ارسال می کنند. Gatewayها معمولاً در مکان های استراتژیک قرار می گیرند تا سیگنال های دستگاه های مختلف را دریافت کنند.
Gateway داده‌های چندین سنسور رطوبت در یک مزرعه را به‌طور همزمان جمع‌آوری کرده و به سرور ارسال می‌کند.
سرور شبکه (Network Server): در این بخش، داده‌های دریافتی از Gatewayها پردازش و مدیریت می‌شود.Network Server وظیفه رمزگشایی و ارسال اطلاعات به لایه اپلکیشن را بر عهده دارد.
سرور اپلیکیشن (Application Server): این سرور محل ذخیره‌سازی و مدیریت داده‌هایی است که توسط سرور شبکه پردازش شده‌اند. این اطلاعات می تواند به صورت مستقیم به کاربران یا به نرم افزارهای مختلف ارسال شود.
امنیت و رمزنگاری: داده‌هایی که توسط دستگاه‌ها (End Devices) ارسال می‌شوند، ابتدا رمزنگاری شده و سپس توسط Gateway به سرور شبکه ارسال می‌شوند. رمزنگاری داده‌ها مانع از دسترسی افراد غیرمجاز به اطلاعات می‌شود.
تفاوت LoRa و LoRaWAN
برخلاف اینکه این دو فناوری ظاهری شبیه به هم دارند و حتی نام هایشان نیز نزدیک به هم است، تفاوت های مهمی میان ان ها وجود دارد. LoRa یک فناوری ارتباطی است که برای انتقال داده‌ها در فواصل بلند مورد استفاده قرار می‌گیرد. در صورتی که LoRaWAN یک پروتکل شبکه ای است که وظیفه مدیریت ارتباطات و کنترل دستگاه های مختلف را بر عهده دارد. در ادامه به این تفاوت ها خواهیم پرداخت.
LoRa: یک فناوری ارتباط بی‌سیم است که نحوه ارسال داده‌ها از یک دستگاه به دستگاه دیگر را مدیریت می‌کند. LoRa به تنهایی نمی‌تواند یک شبکه کامل و مدیریت‌شده را فراهم کند.
LoRaWAN: یک پروتکل شبکه که از LoRa به عنوان فناوری ارتباطی استفاده می‌کند. این پروتکل برای مدیریت شبکه‌های بزرگ، تأمین امنیت داده‌ها و جمع‌آوری اطلاعات از دستگاه‌های مختلف طراحی شده است.
کاربردهای LoRaWAN
LoRaWAN در بسیاری از زمینه ها کاربرد دارد، به‌ویژه در محیط هایی که نیاز به پوشش وسیع و مصرف انرژی پایین دارند، بسیار مفید است. برخی از کاربردهای مهم آن عبارتند از:
شهر هوشمند
LoRaWAN به مدیریت هوشمند ترافیک، سیستم های روشنایی، سنسورهای آلودگی هوا و زباله کمک می کند. دستگاه‌های مجهز به LoRaWAN در شهرهای بزرگ می‌توانند داده‌های مربوط به وضعیت خیابان‌ها، پارکینگ‌ها و حتی کیفیت هوا را به‌صورت بلادرنگ (Real Time) ارسال کنند.
سنسورهای آلودگی هوا را در نظر بگیرید که می‌توانند کیفیت هوا را در مناطق مختلف شهری اندازه گیری کرده و به مرکز مدیریت شهر هوشمند ارسال کنند.
کشاورزی هوشمند
با استفاده از LoRaWAN، کشاورزان می توانند به‌صورت بلادرنگ (Real Time) از وضعیت مزرعه و محصولات خود مطلع شوند. سنسورها می توانند میزان رطوبت خاک، دما و حتی سلامت گیاهان را اندازه‌گیری کرده و به صورت آنی و در لحظه گزارش دهند.
سنسورهای خاک در یک مزرعه می توانند اطلاعات مربوط به نیاز آبیاری را ارسال کنند تا سیستم های آبیاری به طور خودکار فعال یا غیرفعال شوند. این موضوع علاوه بر کاهش هزینه ها و صرفه جویی در مصرف آب باعث افزایش بهره وری و کیفیت محصولات کشاوری خواهد شد.
با استفاده از کنتورهای هوشمند که از LoRaWAN استفاده می‌کنند، شرکت‌های آب، برق و گاز می‌توانند به‌صورت لحظه‌ای از مصرف انرژی مشترکان مطلع شوند و مصرف انرژی را بهینه کنند. به عنوان مثال، کنتور آب هوشمند سامون با استفاده از فناوری LoRa، بر روی ورودی آب هر واحد نصب می شود. و با اندازه گیری دقیق مصرف آب، اطلاعات را به سرور ارسال می کند. این قابلیت، امکان نظارت و مدیریت بر مصرف آب در بخش های مسکونی، اداری و تجاری را به صورت مؤثر فراهم می کند.
کشاورزی هوشمند راهکاری نوآورانه برای افزایش بهره وری برای کسب اطلاعات بیشتر کلیک کنید.
صنعت هوشمند
در صنایع مختلف، از LoRaWAN برای پایش دستگاه ها و تجهیزات استفاده می شود. سنسورها می توانند وضعیت عملکرد تجهیزات را به‌صورت لحظه ای گزارش دهند تا در صورت بروز مشکل، سریعاً اقدامات لازم انجام شود. بررسی نحوه عملکرد تجهیزات و ارسال اطلاعات ان ها به سرور مرکزی این امکان را به مدیران صنعت می دهد. تا در صورت بروز مشکل برای هر دستگاه، پیش از اینکه خرابی کامل دستگاه و توقف فعالیت آن رخ دهد، نسبت به عملیات تعمیر و نگهداری اقدامات لازم را انجام دهند. این رویکرد باعث جلوگیری از تحمیل خسارت های بیشتر و افزایش بهره وری و عمر مفید تجهیزات خواهد شد.
از اینترنت اشیا تا هوش مصنوعی برای مطالعه بیشتر کلیک کنید
حوزه سلامت و درمان
LoRaWAN می تواند به پایش وضعیت بیماران به صورت از راه دور کمک کند. همچنین این پروتکل این امکان را برای نظارت بر افراد مسن یا نیازمند کمک در خانه ها خود کمک کند.
دستبندهای هوشمند می توانند وضعیت ضربان قلب یا حرکت افراد را به مراکز پزشکی ارسال کنند تا در صورت نیاز به مداخله سریع، اقدامات لازم انجام شود.
سخن پایانی
پروتکل LoRaWAN دارای ویژگی های برد بلند، مصرف انرژی کم و توانایی مدیریت دستگاه های متعدد می باشد. این موضوع LoRaWAN را به یکی از مهمترین فناوری های ارتباطی برای دستگاه های اینترنت اشیا تبدیل کرده است. LoRaWAN، امکان مدیریت شبکه ای از دستگاه ها را در محیط های گوناگون اعم از مزارع و شهرها را به صورت صورد گسترده فراهم می کند.
برای خرید انواع کنتور آب از فروشگاه اینترنتی آزو اینجا کلیک کنید.
شماره های تماس
فرم تماس با ما اینجا کلیک کنید
در صورتی که علاقه‌مند به مطالعه بیشتر مطالب مربوط به هوشمند سازی و اینترنت اشیا هستید، مطالب وبلاگ را از دست ندهید.
