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RETI LPWAN
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- ELETTRONICA OGGI 468 - MARZO 2018
La potenza trasmessa dal nodo
più remoto può essere infat-
ti anche di soli +14 dBm, con
un’ampiezza del pacchetto dati
definita dall’utente. L’ampiez-
za di banda è di 8x125 kHz, i
data-rate di uplink e downlink
possono andare dai 0.3 kbps a
50 kbps (tipicamente 10 kB al
giorno), mentre i dispositivi che
possono far capo a ogni punto
di accesso possono essere fino
a 100 mila in down link e fino a
1 milione in uplink.
Grazie alla ridotta potenza uti-
lizzata (10 mA in modalità attiva
e 200 nA in sleep mode) i nodi
della rete LoRa sono in grado
di operare in maniera autonoma per una durata di 10
anni con una batteria AA o due batterie mini-stilo AAA.
Ciò è facilitato anche dal fatto che ogni gateway può in-
tervenire sul data-rate e sulla potenza d’uscita di ogni
nodo in base all’importanza o alla periodicità di invio
delle informazioni.
Lo standard IEEE è l’802.15.4.g, e per la modulazione
vengono utilizzati impulsi FM lineari a larga banda, che
permettono di ottenere un miglioramento di ben 30 dB
rispetto alla classica tecnica FSK e che, a scapito di un
maggiore throughput, garantisce una maggiore tolle-
ranza verso le interferenze e le possibili attenuazioni
del segnale. Ogni gateway LoRa è in grado di gestire
fino a varie migliaia di nodi, e il livello fisico si inca-
rica di gestire la frequenza portante, la modulazione,
la potenza di trasmissione, gli impulsi di segnalazione
nonché il gateway stesso.
Proprio grazie all’utilizzo di una tecnica di tipo spread-
spectrum, le comunicazioni a diverse frequenze e a di-
versi data-rate non interferiscono le une con le altre
tra i vari nodi, e ogni nodo può colloquiare con più di
un gateway. Tale caratteristica permette di conseguen-
za di richiedere da un quinto a un decimo dei nodi ri-
spetto ad una tipica soluzione 3G o 4G.
La struttura di una tipica rete LoRa è quella di figura 2,
in cui una serie di dispositivi e sensori trasmette i pro-
pri dati e riceve istruzioni e comandi ai gateway, che a
loro volta comunicano con i server tramite o reti cabla-
te (tipicamente Ethernet) o reti mobili (normalmente su
standard 2.5G o 3G).
Per quanto riguarda la sicurezza delle informazioni, lo
standard LoRaWAN prevede l’utilizzo di una cifratura
AES128, ed è inoltre possibile prevedere tre livelli: una
Unique Network key (EUI64) per garantire la sicurezza
a livello di rete, una EUI64 per il livello applicativo e
una ulteriore Device Specific key (EUI128).
LoRaWAN è configurata per disporre di tre categorie di
dispositivi terminali, al fine di soddisfare tutte le richie-
ste delle applicazioni di IoT, e precisamente: una Clas-
se A (comunicazioni bidirezionali nelle quali ogni fase
di trasmissione del dispositivo periferico è seguita da
due brevi finestre di ricezione), una Classe B (dispone
di ulteriori finestre di ricezione a intervalli prefissati)
e una Classe C, in cui il dispositivo periferico dispone
Fig. 4 – Il modulo LoRamote di Semtech
Fig. 5 – Il kit LoRaWAN di STMicroelectronics