โลราวัน

โลโก้ LoRaWAN
พัฒนาโดย	ไซเคิลโอ , เซมเทค , โลรา อัลไลแอนซ์

LoRaWANเป็น โปรโตคอล เครือข่ายพื้นที่กว้างพลังงานต่ำ (LPWAN) ที่เชื่อมต่ออุปกรณ์ที่ใช้แบตเตอรี่กับอินเทอร์เน็ตแบบไร้สาย LoRaWAN ใช้LoRaเป็นเลเยอร์ทางกายภาพ LoRa อาจคิดได้ว่าเป็นเทคโนโลยีสัญญาณวิทยุ (คล้ายกับWi-Fiหรือโทรศัพท์มือถือ ) ในขณะที่ LoRaWAN เป็นโปรโตคอลและสถาปัตยกรรมเครือข่ายที่จัดการการสื่อสารผ่านสัญญาณนั้น^{[ 1 ]}

LoRa และ LoRaWAN ร่วมกันมอบโซลูชันสำหรับการเชื่อมต่ออุปกรณ์พลังงานต่ำในระยะทางไกล ทำให้เป็นเทคโนโลยีสำคัญสำหรับอินเทอร์เน็ตของสิ่งต่างๆ (IoT) เทคโนโลยีนี้ส่วนใหญ่ใช้สำหรับแอปพลิเคชันที่ต้องการส่งข้อมูลจำนวนน้อยเป็นครั้งคราวจากสถานที่ที่เข้าถึงยาก เช่น ในด้านเกษตรกรรมอัจฉริยะ การตรวจสอบทางอุตสาหกรรม และ การ ติดตามทรัพย์สิน^{[ 2 ]}เทคโนโลยีนี้ได้รับการพัฒนาขึ้นครั้งแรกโดยบริษัท Cycleo ของฝรั่งเศส ซึ่งถูกซื้อกิจการโดยSemtechในปี 2012 และปัจจุบันมาตรฐาน LoRaWAN อยู่ภายใต้การจัดการของ LoRa Alliance ^{[ 3 ]}

อุปกรณ์ LoRaWAN มี ความสามารถ ในการระบุตำแหน่งทางภูมิศาสตร์ที่ใช้สำหรับการระบุตำแหน่งของอุปกรณ์โดยใช้การประทับเวลาจากเกตเวย์^{[ 4 ]}

คุณสมบัติการระบุตำแหน่งทางภูมิศาสตร์ของ LoRa เมื่อรวมกับคุณลักษณะระยะไกลและการใช้พลังงานต่ำของเทคโนโลยี ทำให้เหมาะสำหรับแอปพลิเคชัน Internet of Things (IoT) ที่หลากหลายซึ่งสินทรัพย์กระจายอยู่และอายุการใช้งานแบตเตอรี่มีความสำคัญ^{[ 5 ]}

LoRaWAN ถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในการติดตามทรัพย์สินโดยเฉพาะทรัพย์สินที่ไม่มีพลังงานซึ่งต้องการระบบติดตามที่มีอายุการใช้งานแบตเตอรี่ที่ยาวนาน เนื่องจากไม่พึ่งพาเครือข่ายเซลลูลาร์ จึงเป็นเทคโนโลยีที่มีประสิทธิภาพในการตรวจสอบวัตถุเคลื่อนที่ในพื้นที่ที่มีสัญญาณ GSM อ่อนหรือไม่มีสัญญาณ เช่น ในพื้นที่ห่างไกลหรือภายในตู้คอนเทนเนอร์โลหะขนาดใหญ่^{[ 6 ]}การใช้งานทั่วไปคือการติดตามและตรวจสอบอุปกรณ์ก่อสร้างและรถไฟ ตัวอย่างเช่น เครื่องติดตาม LoRaWAN ถูกใช้ในสวิตเซอร์แลนด์เพื่อตรวจสอบตำแหน่งของรถบรรทุกก่อสร้าง ซึ่งให้ความปลอดภัยจากการโจรกรรมและปรับปรุงประสิทธิภาพของ โล จิสติกส์ยานพาหนะ^{[ 7 ]}

ในเกษตรแม่นยำเซ็นเซอร์ LoRaWAN ใช้ในการสร้างระบบสารสนเทศการจัดการที่ช่วยเพิ่มประสิทธิภาพการดำเนินงานทางการเกษตร เซ็นเซอร์พลังงานต่ำถูกติดตั้งทั่วแปลงขนาดใหญ่เพื่อตรวจสอบความชื้นในดิน อุณหภูมิ และระดับสารอาหาร ทำให้การชลประทานและการใส่ปุ๋ยมีประสิทธิภาพมากขึ้น เทคโนโลยีนี้ยังใช้สำหรับการติดตามตำแหน่งและสุขภาพของปศุสัตว์อีกด้วย^{[ 8 ]}

LoRaWAN ถูกนำมาใช้ในแอปพลิเคชันเมืองอัจฉริยะ เทศบาลต่างๆ ใช้ประโยชน์จากเทคโนโลยีนี้สำหรับบริการที่หลากหลาย รวมถึง:

• ระบบมิเตอร์อัจฉริยะ : บริษัทสาธารณูปโภคติดตั้งมิเตอร์ที่รองรับ LoRaWAN เพื่ออ่านค่าการใช้น้ำและก๊าซโดยอัตโนมัติโดยไม่ต้องส่งช่างเทคนิคไปตรวจสอบ
• การจัดการขยะ : เซ็นเซอร์ในถังขยะสาธารณะสามารถแจ้งเตือนเมื่อถังเต็ม ทำให้สามารถปรับปรุงเส้นทางการเก็บขยะให้เหมาะสมยิ่งขึ้น
• ระบบจอดรถอัจฉริยะ : เซ็นเซอร์ในช่องจอดรถสามารถตรวจจับได้ว่าช่องจอดรถนั้นว่างหรือไม่ และให้ข้อมูลแบบเรียลไทม์แก่ผู้ขับขี่ผ่านแอปพลิเคชันบนมือถือ

ในขณะที่ LoRa กำหนดเลเยอร์ทางกายภาพระดับล่าง LoRaWAN คือสถาปัตยกรรมระบบสำหรับเครือข่าย LoRaWAN กำหนดโปรโตคอลการสื่อสารสำหรับการจัดการการสื่อสารระหว่างอุปกรณ์ปลายทางพลังงานต่ำและ เกตเวย์

โครงสร้างเครือข่าย LoRaWAN ประกอบด้วยส่วนประกอบหลักสามส่วน:

• อุปกรณ์ปลายทาง:อุปกรณ์เหล่านี้คือเซ็นเซอร์หรือตัวติดตามขนาดเล็กที่ใช้พลังงานจากแบตเตอรี่ ซึ่งกระจายอยู่ทั่วพื้นที่ อุปกรณ์แต่ละตัวมีชิป LoRa ที่ช่วยให้สามารถส่งแพ็กเก็ตข้อมูลขนาดเล็กในระยะทางไกลโดยใช้โปรโตคอลวิทยุ LoRa เลเยอร์ MAC ของอุปกรณ์ จะถูกกำหนดค่าจากเซิร์ฟเวอร์เครือข่าย
• เกตเวย์ (สถานีฐาน):เกตเวย์เป็นสถานีรับสัญญาณที่เชื่อมต่อกับอินเทอร์เน็ต โดยจะรับฟังสัญญาณจากอุปกรณ์ปลายทาง LoRaWAN ทั้งหมดที่อยู่ในระยะทำการผ่านหลายช่องสัญญาณ เมื่อเกตเวย์ได้รับแพ็กเก็ตข้อมูลจากอุปกรณ์ มันจะส่งต่อไปยังเซิร์ฟเวอร์เครือข่ายส่วนกลางโดยไม่ต้องประมวลผล^{[ 9 ]}คุณสมบัติสำคัญของ LoRaWAN คือแพ็กเก็ตข้อมูลเดียวจากอุปกรณ์สามารถถูกรับโดยเกตเวย์หลายตัวพร้อมกัน ซึ่งช่วยเพิ่มความน่าเชื่อถือของเครือข่าย เมื่อได้รับคำสั่งจากเซิร์ฟเวอร์เครือข่ายให้ส่งข้อมูล เกตเวย์จะดึงการกำหนดค่า LoRa PHY ทั้งหมดต่อแพ็กเก็ต ดังนั้นจึงไม่จำเป็นต้องมีเลเยอร์ MAC
• เซิร์ฟเวอร์เครือข่าย:นี่คือซอฟต์แวร์ส่วนกลางบนคลาวด์ที่จัดการเครือข่ายทั้งหมด โดยจะรับข้อมูลจากเกตเวย์ทั้งหมด ลบข้อความที่ซ้ำกันออก แล้วส่งข้อมูลไปยังเซิร์ฟเวอร์แอปพลิเคชันที่ถูกต้อง นอกจากนี้ยังรับผิดชอบในการจัดการความถี่ในการสื่อสารอัตราข้อมูลและพลังงานสำหรับอุปกรณ์ปลายทางทั้งหมด^{[ 10 ] [ 11 ]}

อุปกรณ์ในเครือข่ายทำงานแบบอะซิงโครนัสและส่งข้อมูลเมื่อมีข้อมูลพร้อมส่ง ข้อมูลที่ส่งโดยอุปกรณ์ปลายทางจะถูกรับโดยเกตเวย์หลายตัว จากนั้นเกตเวย์เหล่านั้นจะส่งต่อแพ็กเก็ตข้อมูลไปยังเซิร์ฟเวอร์เครือข่ายส่วนกลาง^{[ 12 ]}จากนั้นข้อมูลจะถูกส่งต่อไปยังเซิร์ฟเวอร์แอปพลิเคชันที่เกี่ยวข้อง^{[ 13 ]}

ในการสื่อสารไร้สาย โดยเฉพาะอย่างยิ่งในแอปพลิเคชัน IoT การหลีกเลี่ยงการชนกันเป็นสิ่งจำเป็นสำหรับการสื่อสารที่เชื่อถือได้และประสิทธิภาพสเปกตรัมโดยรวม ก่อนหน้านี้ LoRaWAN อาศัยALOHAเป็น โปรโตคอลเลเยอร์ ควบคุมการเข้าถึงสื่อ (MAC) แต่เพื่อปรับปรุงสิ่งนี้ ข้อแนะนำทางเทคนิค TR013 ของ LoRa Alliance ^{[ 14 ]}ได้แนะนำCSMA-CAการใช้เทคนิค CSMA ที่ใช้ CAD ตามที่ระบุไว้ใน TR013 ^{[ 14 ]}ช่วยเพิ่มประสิทธิภาพสเปกตรัมของ LoRaWAN และรับประกันการสื่อสารของอุปกรณ์ที่เชื่อถือได้มากขึ้น รวมถึงในสภาพแวดล้อมที่มีความหนาแน่นสูง^{[ 14 ]} TR013 อิงตาม LMAC ^{[ 15 ]}และเป็นความร่วมมือระหว่างอุตสาหกรรมและสถาบันการศึกษาครั้งแรกของ LoRa Alliance ที่ส่งผลให้เกิดข้อแนะนำทางเทคนิค^{[ 16 ] [ 17 ]}

• มกราคม 2558: 1.0 ^{[ 18 ] [ 19 ]}
• กุมภาพันธ์ 2559: 1.0.1 ^{[ 20 ]}
• กรกฎาคม 2559: 1.0.2 ^{[ 21 ]}
• ตุลาคม 2560: 1.1 เพิ่มคลาส B ^{[ 22 ]}
• กรกฎาคม 2561: 1.0.3 ^{[ 23 ]}
• ตุลาคม 2020: 1.0.4 ^{[ 24 ]}

โลราวัน

การก่อตัว	2015
สำนักงานใหญ่	ฟรีมอนต์ แคลิฟอร์เนีย
เว็บไซต์	lora-alliance.org​

LoRa Allianceเป็นองค์กรไม่แสวงหาผลกำไรที่ตั้งอยู่ในเมืองฟรีมอนต์ รัฐแคลิฟอร์เนียสนับสนุนมาตรฐาน LoRaWAN และการใช้งานในพื้นที่ห่างไกลหรือเข้าถึงยาก สมาชิกประกอบด้วย Actility, Amazon Web Services , Cisco , Everynet, Helium , Kerlink, MachineQ, Microsoft , MikroTik , Minol Zenner, Netze BW, Semtech, Senet, STMicroelectronics , TEKTELIC, Orbiwise SA และ The Things Industries ^{[ 25 ]}ในปี 2018 LoRa Alliance มีผู้ให้บริการเครือข่าย LoRaWAN มากกว่า 100 รายในกว่า 100 ประเทศ ในปี 2023 มีเกือบ 200 ราย ให้บริการครอบคลุมเกือบทุกประเทศทั่วโลก^{[ 26 ]}เมื่อวันที่ 1 ตุลาคม 2024 Ciscoประกาศว่า "กำลังถอนตัวออกจากพื้นที่ LoRaWAN" โดยไม่มีแผนการย้ายเกตเวย์ LoRaWAN ของ Cisco ^{[ 27 ]}

• CC430 – ไมโครคอนโทรลเลอร์และตัวรับส่งสัญญาณ RF ความถี่ต่ำกว่า 1 GHz แบบ SoC
• IoT แบบแถบความถี่แคบ – อินเทอร์เน็ตของสิ่งต่างๆ ที่ใช้แถบความถี่แคบ
• LTE Cat M1  – เทคโนโลยีอุปกรณ์เซลลูลาร์
• MIoTy – เทคโนโลยี LPWAN ย่านความถี่ต่ำกว่า 1 GHz สำหรับเครือข่ายเซ็นเซอร์
• SCHC – การบีบอัดส่วนหัวบริบทคงที่
• อุปกรณ์ระยะสั้น  – ประเภทเครื่องส่งสัญญาณวิทยุ

• โอลิวิเยร์ แบร์นาร์ด อองเดร เซลเลอร์. "วิธีการสื่อสารไร้สาย" สิทธิบัตรสหรัฐอเมริกาเลขที่ 9,647,718. 9 กันยายน 2015.
• ลี ชาง-แจ, คี-ซอน รยู และ บอม-จุน คิม. "การวัดระยะเป็นระยะในระบบการเข้าถึงไร้สายสำหรับสถานีเคลื่อนที่ในโหมดพักเครื่อง" สิทธิบัตรสหรัฐอเมริกาเลขที่ 7,194,288. 20 มีนาคม 2550.
• Ghoslya, Sakshama (17 เมษายน 2562). "วิธีการสร้างสัญลักษณ์ LoRa" . ทุกสิ่งเกี่ยวกับ LoRa และ LoRaWAN .
• Quigley, Thomas J. และ Ted Rabenko. "การลดเวลาแฝงในระบบการสื่อสาร" สิทธิบัตรสหรัฐอเมริกาเลขที่ 7,930,000. 19 เมษายน 2554.
• Bankov, D.; Khorov, E.; Lyakhov, A. "เกี่ยวกับข้อจำกัดของการเข้าถึงช่องสัญญาณ LoRaWAN" . การประชุมวิศวกรรมและการสื่อสารโทรคมนาคมนานาชาติ (EnT) ปี 2016 : 10–14.
• Seneviratne, Pradeeka. "เริ่มต้นเครือข่ายวิทยุ LoRa ด้วย Arduino - สร้างเครือข่าย IoT ไร้สายระยะไกลและใช้พลังงานต่ำ" Apress, 2019, eBook ISBN 978-1-4842-4357-2ปกอ่อนISBN 978-1-4842-4356-5, บรรณาธิการ: 1

• พันธมิตร LoRa
• พอร์ทัลนักพัฒนา LoRa
• เว็บไซต์ CycleoบนWayback Machine (เก็บถาวรเมื่อ 29 กรกฎาคม 2011)