Julkaistu:  1.11.2017

LoRaWAN on globaali ja avoin standardi, joka muodostuu LoRa-päätelaitteista ja -reitittimistä sekä taustalla toimivista palvelimista ja sovelluksista. LoRaWAN on langaton LPWAN verkkoteknologia (Low Power Wide Area Network) jonka kehitystä hallinnoi LoRa Alliance -järjestö. Järjestöön kuuluu satoja yrityksiä ja järjestöjä kuten mm. Cisco ja IBM. Digita on LoRa Alliancen jäsen.

LoRa eli Long Range on yksittäinen modulaatioratkaisu jota päätelaitteet ja reitittimet käyttävät kommunikoidessaan keskenään.

LoRaWAN-verkkoa hyödyntävät IoT-ratkaisut ovat edullisia ja pitkäikäisiä. Tiedon keräämiseen käytetyt anturit ovat kevyitä ja yksinkertaisia asentaa paikalleen, eivätkä vaadi kaapelointeja. Antureissa käytettävä akku tai paristo voi kestää jopa 10 vuotta, joten ratkaisut ovat käytännössä lähes huoltovapaita.

Yleisesti dataliikenne on päätelaitteesta eli anturista verkkoon päin. Viestien tyypilliset lähetystiheydet ovat 15 60 minuuttiin.

Digita tarjoaa LoRa-yhteensopivaa IoT-verkkoa koko Suomen alueella.

Verkon rakentaminen

LoRaWAN-verkko rakennetaan joko alueellisesti kohdennettuna tietyn alueen tai rakennuksen peitoksi tai koko maanlaajuisesti. Digita tarjoaa julkisen maanlaajuisen verkon asiakkaidensa käyttöön, mutta myös asiakkaiden tarpeisiin toteutetut yksityiset verkot ovat mahdollisia.

LoRaWAN-verkkoarkkitehtuuri toteutetaan usein star-of-stars-typologiana, jossa yhdyskäytävänä toimii ns. läpinäkyvä silta. Tämä tiedonsiirtosilta toimii antureiden eli päätelaitteiden ja keskusverkkopalvelimien välillä. LoRa-anturit käyttävät langatonta single-hop-tiedonsiirtoa yhteen tai useampaan yhdyskäytävään, jotka taas liittyvät verkkopalvelimiin vakiomuotoisilla IP-liitännöillä.

LoRaWAN-päätelaitteet ovat täysin internetistä erotetussa verkossa, koska itse päätelaitteet eivät käytä IP-protokollaa.

Päätelaitteet

LoRa-teknologialla varustettuja antureita ja päätelaitteita on maailmalla markkinoilla useisiin eri tarkoituksiin. Sovelluksia on katuvalojen valvonnasta roskasäiliöiden täyttymisen tarkkailuun. Päätelaitteita on eri taajuuksille ja niitä voidaan muokata käyttötarkoituksen mukaisiksi. Päätelaitteet voidaan jakaa kolmeen eri luokkaan.

A-luokan päätelaite (Class A) on kaksisuuntaisesti kommunikoiva ja sen jokaista lähetystä seuraa kaksi lyhyttä vastaanottoikkunaa. Lähetyksen aikaistus voidaan määritellä. Se perustuu ALOHA-tyyppiseen protokollaan, jossa päätelaite lähettää paketin silloin, kun sillä on tarve siihen. A-luokan päätelaite on vähiten virtaa kuluttava, koska sen kommunikaatio palvelimen kanssa on säädetty minimiin. Se odottaa palvelimelta vastaanottoviestiä vasta silloin, kun se itse on lähettänyt sille viestin.

B-luokan (Class B) päätelaite on kaksisuuntaisesti kommunikoiva ja siinä on ajastetut vastaanottopaikat. Lisäyksenä A-luokan satunnaiseen lähetysikkunaan, on B-luokan laitteissa ylimääräinen ajastettu vastaanottoikkuna. Päätelaite saa reitittimeltä aikasynkronisoidun Beacon-viestin, minkä jälkeen se avaa oman vastaanottoikkunan. Tämän vuoksi myös palvelin tietää, milloin päätelaite on hereillä.

C-luokan (Class C) päätelaite on kaksisuuntainen ja siinä on maksimimäärä vastaanottopaikkoja. C-luokan laite vastaanottaa lähes jatkuvasti. Vastaanottoikkuna sulkeutuu ainoastaan silloin, kun päätelaite itse lähettää.

Tiedonsiirto

LoRa-teknologian etu muihin modulaatioratkaisuihin verrattuna on hyvä radiokuuluvuus pitkilläkin etäisyyksillä tehonkulutuksen samalla pysyessä minimissä. LoRa perustuu hajaspektrimodulaatioon, jonka ominaisuuksiin kuuluu suuri häiriönsieto sekä muun muassa heijastumien ja diffraktion pieni vaikutus signaaliin. Matkapuhelinteknologiasta tutun hajaspektritekniikan avulla vastaanotettu signaali voidaan tunnistaa kohinatason alapuolelta. LoRaWAN-tiedonsiirto voi olla yksi- tai kaksisuuntaista ja se on jaettu eri taajuuskanaville ja nopeuksille. Tiedonsiirtonopeuden valinta riippuu anturin ja keskusverkkopalvelimen etäisyydestä sekä datamäärästä. Yleisimmin LoRaWAN-verkossa tiedon siirtonopeus on 0,3–50 Kb/s. Tyypilliset tiedonsiirron datamäärät ovat muutamia kymmeniä kilotavuja.

LoRaWAN-verkon käyttötarkoitukset

LoRaWAN-verkkoa voidaan hyödyntää erilaisissa esineiden internetin (IoT:n) ratkaisuissa, joissa tarvitaan kustannustehokasta ja toimintavarmaa tiedonsiirtoa. LoRaWAN-ratkaisut sopivat erityisesti pienten datamäärien lähettämiseen ja vastaanottamiseen joissa tiedon lähetysetäisyys voi olla useita kymmeniä kilometrejä riippuen maaston profiilista.

LoRaWAN on tietoturvallinen ratkaisu johtuen salatusta tiedonsiirrosta, joka on toteutettu kolmessa verkon eri kerroksessa. Päätelaitteella, sen käyttämällä sovelluksella ja radioverkolla on omat yksilölliset salausavaimet, joilla taataan turvallinen tiedonsiirto antureiden ja palvelimen välillä.

Katso Digitan LoRaWAN-verkon peittoalue tällä hetkellä.

Digita valvoo IoT-verkon tilaa joka päivä 24/7/365 omasta verkonhallintakeskuksesta käsin. Lisäsi Digitalla on maanlaajuinen asiantuntijaorganisaatio verkon ylläpitoon.