LoRa dan LoRaWAN

Arti kedua istilah ini, untuk apa LoRaWAN dibuat, dan bagaimana sebuah jaringan dibangun.

Dua lapisan

LoRa (dari “Long Range”, jangkauan jauh) adalah teknik radionya. LoRa memakai modulasi chirp spread spectrum (CSS): setiap simbol adalah nada yang menyapu seluruh lebar kanal. Dengan begitu penerima dapat mendekode sinyal yang berada di bawah tingkat derau. Teknik ini berasal dari perusahaan Prancis Cycleo, yang diakuisisi Semtech pada 2012. Hingga kini Semtech masih membuat sebagian besar chip radio LoRa.

Paket LoRa diawali dengan chirp yang teratur (preambul). Di bagian data, setiap chirp dimulai pada frekuensi yang berbeda: titik awal itulah yang membawa informasi.

LoRaWAN adalah protokol jaringan di atasnya. Protokol ini mengatur cara perangkat bergabung ke jaringan, cara pesan dienkripsi dan dihitung, serta cara jaringan mengatur parameter pengiriman. Spesifikasinya terbuka dan dikelola oleh LoRa Alliance. Versi yang dipakai adalah 1.0.x (terutama 1.0.3 dan 1.0.4) dan 1.1. Frekuensi untuk setiap wilayah dunia ditetapkan dalam dokumen terpisah, “Regional Parameters”.

Singkatnya: LoRa adalah tautan radionya, LoRaWAN jaringannya.

Untuk apa LoRaWAN dibuat

Jumlah data kecil: biasanya 10 sampai 50 byte per pesan.
Jarang mengirim: beberapa menit hingga beberapa jam di antara dua pesan.
Jangkauan jauh: beberapa kilometer di kota, jauh lebih besar di pedesaan dan dengan garis pandang langsung.
Bertenaga baterai: perangkat hampir selalu tidur dan sering bertahan beberapa tahun.
Tidak cocok untuk suara, gambar, kendali waktu nyata, atau balasan yang sering ke perangkat.

Bagaimana sebuah jaringan dibangun

Perangkat tidak terikat pada satu gateway: setiap gateway dalam jangkauan menerima paketnya. Network server membuang duplikatnya.

Bagian	Tugas
Perangkat akhir (node)	Sensor, tracker, atau field tester. Mengirim uplink, sesekali menerima downlink.
Gateway	Menerima semua yang didengarnya pada 8 kanal atau lebih sekaligus dan meneruskannya tanpa diubah ke network server. Gateway tidak dapat membaca payload.
Network server (LNS)	Memeriksa pesan, membuang duplikat (jika beberapa gateway mendengar paket yang sama), memilih gateway untuk balasan, dan mengatur kecepatan data.
Join server	Mengelola kunci yang dipakai saat perangkat bergabung.
Application server / integrasi	Mendekripsi payload dan menyerahkannya ke aplikasi lewat webhook, MQTT, atau cara serupa.

Karena itu field tester sering menampilkan beberapa gateway untuk pesan yang sama.

Uplink dan downlink

Uplink: perangkat → jaringan. Kasus yang umum.
Downlink: jaringan → perangkat. Hanya mungkin sesaat setelah uplink. Selama gateway memancar, gateway tidak dapat menerima di kanal mana pun. Karena itu downlink terbatas.

Kelas perangkat

Kelas A: setelah setiap uplink terbuka dua jendela penerimaan singkat. Hanya saat itu jaringan dapat membalas.

Kelas	Perilaku	Penggunaan umum
A	Setelah setiap uplink terbuka dua jendela penerimaan singkat (RX1 setelah 1 s, RX2 satu detik kemudian; di TTN RX1 setelah 5 s). Selain itu perangkat tidur.	Hampir semua sensor, termasuk field tester
B	Jendela penerimaan tambahan pada waktu tetap, disinkronkan oleh beacon dari gateway.	Jarang
C	Hampir selalu mendengarkan. Konsumsi daya tinggi.	Perangkat bertenaga listrik jaringan, mis. aktuator