Semtech menciptakan LoRaWAN, protokol komunikasi LPWAN yang dapat dimiliki individu maupun grup. LoRaWAN mulai dikenal karena konsumsi daya yang rendah dan jangkauan transmisi yang panjang ( dibandingkan dengan LPWAN lainnya). Protokol ini juga memiliki tingkat ketahanan interferensi yang tinggi karena modulasi nirkabelnya didasarkan pada teknologi sektor militer dan ruang angkasa. Paket LoRaWAN dikirim sejauh 702 kilometer pada tahun 2017, memecahkan rekor sebelumnya. Karena sifat-sifat yang membedakan ini, protokol ini dapat dibilang adalah protokol komunikasi yang ideal untuk berbagai aplikasi IoT. Aliansi LoRa, sebuah organisasi nirlaba terbuka, mempertahankan LoRaWAN. Pembuat perangkat bersertifikat, penyedia layanan, dan lembaga publik termasuk di antara anggotanya.
Sistem radio seperti LoRaWAN sangat mudah dimengerti karena merupakan tingkat paling dasar. Cara jaringan bintang berkomunikasi mirip seperti komunikasi antara profesor dan murid pada saat kuliah. Umpamanya, Profesor ( sebagai gateway) berkomunikasi dengan node akhir ( siswa di kelas), dan sebaliknya. Dalam hal komunikasi, cara kerja LoRaWAN disebut koneksi asimetris. Semua orang di kelas mungkin mencoba berbicara dengan profesor pada saat yang sama, tetapi profesor tidak akan dapat mendengar atau memahami semua orang pada saat yang sama. Banyak aspek topologi bintang dapat ditelusuri kembali ke analogi ini, meskipun terlalu disederhanakan.
Arsitektur jaringan mesh biasanya digunakan untuk menyebarkan jaringan. Protokol komunikasi Zigbee, misalnya, digunakan oleh solusi pencahayaan milik Philips Hue. End-node (dalam IoT: sensor, aktor, dll)relay informasi ke node lain (gateway) dalam jenis arsitektur ini, memperluas jangkauan komunikasi. Arsitektur ini, bagaimanapun, memiliki sejumlah kelemahan, termasuk kapasitas yang lebih rendah, masa pakai baterai yang lebih pendek (karena node harus mengirim dan menerima data), dan peta jaringan yang lebih kompleks (yang dapat menyebabkan pemeliharaan dan pemecahan masalah menjadi labor-intensive).
Karena LoRaWAN dirancang dalam bentuk "star", gateway tidak harus ditugaskan ke individual node. Sebaliknya, banyak gateway menerima data yang disiarkan oleh node. Tanpa preprocessing paket data, masing-masing gateway ini akan mengirimkannya ke server jaringan. Dengan kata lain, server jaringan bertanggung jawab untuk menghapus paket data duplikat, mengkonfirmasi integritas data, dan melaksanakan pemeriksaan keamanan. Selain itu, node dalam arsitektur bintang tidak perlu mendengarkan pesan dari node lain sepanjang waktu, oleh karena itu mereka dapat 'tidur' untuk sebagian besar waktu, menurunkan konsumsi energi mereka.
Jaringan publik LoRaWAN biasanya digunakan oleh operator telepon / penyedia komunikasi. Perusahaan-perusahaan ini akan menggunakan infrastruktur dan basis pelanggan mereka saat ini untuk meluncurkan jaringan LoRaWAN mereka sendiri dan menjual akses jaringan secara berlangganan, mirip dengan bagaimana protokol komunikasi lainnya dijual. Pengguna dapat mengakses jaringan secara nasional, dan perusahaan IoT dapat memilih untuk berlangganan layanan jika dinilai layak. Operator telekomunikasi Swiss Swisscom, misalnya, telah mengembangkan jaringan LoRaWAN nasional untuk memfasilitasi pengembangan solusi pintar berdaya rendah.
Jaringan pribadi dirancang untuk melayani satu entitas. Jaringan dapat disesuaikan untuk memenuhi kebutuhan armada perangkat IoT-end pengguna pribadi. Perusahaan dapat menggunakan jaringan LoRaWAN pribadi untuk menghubungkan jaringan internal mereka ke ekosistem IoT tanpa bergantung pada internet. Loriot adalah contoh jaringan server LoRaWAN pribadi yang digunakan oleh semakin banyak bisnis di seluruh dunia untuk menyiapkan instalasi LoRaWAN antar kelas perusahaan.
Individu, kelompok nirlaba, dan usaha kecil, biasanya mendukung jaringan komunitas. Jaringan Things, misalnya, menyediakan arsitektur server jaringan LoRaWAN untuk komunitas pengguna global. Seluruh infrastruktur gateway kemudian didukung secara organik oleh pengguna jaringan, yang menambahkan gateway individu ketika area tertentu membutuhkan lebih banyak cakupan.
Tiga kelas LoRaWAN aktif pada saat yang sama. Kelas A adalah sistem ALOHA yang autentik karena benar-benar asinkron. Ini berarti bahwa node akhir tidak perlu menunggu waktu tertentu untuk berkomunikasi dengan gateway; sebaliknya, mereka mengirimkan kapan pun mereka perlu dan kemudian tidak aktif sampai saat itu. Anda dapat mengisi setiap slot waktu dengan pesan jika Anda memiliki sistem delapan saluran yang disinkronkan dengan sempurna. Segera setelah satu node selesai mentransmisikan, yang lain mulai mentransmisikan. Kapasitas maksimum teoritis jaringan aloha murni adalah sekitar 18,4 persen dari maksimumnya tanpa gangguan komunikasi. Hal ini sebagian besar disebabkan oleh tabrakan, seperti ketika satu node mengirim dan yang lain terbangun dan memutuskan untuk mengirimkan di saluran frekuensi yang sama dengan yang pertama, hasilnya adalah tabrakan.
Kelas B dapat mengirimkan pesan ke node bertenaga baterai. Gateway mengirimkan beacon setiap 128 detik. (Perhatikan slot waktu di bagian atas diagram.) Karena semua bts LoRaWAN adalah pulse-per-second, mereka semua memancarkan beacon messages pada saat yang sama (1PPS). Ini menyiratkan bahwa pada awal setiap detik, setiap satelit GPS di orbit menyampaikan pesan, memungkinkan waktu untuk disinkronkan di seluruh dunia. Dalam siklus 128 detik, semua node Kelas B diberi slot waktu dan diberitahu kapan harus mendengarkan. Anda dapat, misalnya, memberi tahu node untuk mendengarkan setiap slot waktu kesepuluh, dan ketika slot waktu itu tersedia, pesan downlink dapat dikirim.
Kelas C memungkinkan node untuk terus mendengarkan dan mengirim pesan downlink kapan saja. Karena dibutuhkan banyak energi untuk menjaga node aktif terjaga dan menjalankan penerima setiap saat, ini biasanya digunakan untuk aplikasi bertenaga AC.
Orang sering bingung istilah LoRa dan LoRaWAN, namun keduanya berbeda.
LoRa adalah protokol transmisi sinyal radio yang menggunakan kicauan, format multi-simbol untuk menyandikan data. Ini adalah sistem berpemilik yang dikembangkan oleh pembuat chip Semtech, yang juga melisensikan IP LoRa-nya kepada pembuat chip lainnya. Intinya, chip ini adalah chip radio band ISM konvensional yang dapat mengubah frekuensi radio menjadi bit menggunakan LoRa (atau jenis modulasi lainnya seperti FSK) tanpa perlu menulis kode. Di luar komunikasi area luas, LoRa adalah teknologi lapisan fisik tingkat rendah yang dapat digunakan dalam berbagai aplikasi.
LoRaWAN adalah protokol jaringan point-to-multipoint berdasarkan metode modulasi LoRa yang dikembangkan oleh Semtech. Ini bukan hanya tentang gelombang radio; ini tentang bagaimana mereka berinteraksi dengan gateway LoRaWAN untuk menyediakan fungsi seperti enkripsi dan identifikasi. Ada juga komponen cloud yang dapat diikuti oleh banyak gateway. Karena pembatasannya, LoRaWAN jarang digunakan untuk aplikasi industri (jaringan pribadi).
LoRaWAN dirancang untuk menjadi sangat aman. Penggunaan otentikasi dan enkripsi diperlukan. Namun, jika kunci keamanan tidak diacak di antara perangkat, ditangani dengan ceroboh, atau nomor kriptografi digunakan kembali, keamanan jaringan dan perangkat dirusak. Oleh karena itu, sangat penting untuk mencari perangkat bersertifikat LoRaWAN untuk memverifikasi bahwa mereka berkinerja dengan baik.
Spesifikasi LoRaWAN dibuat dengan mempertimbangkan keamanan sejak awal. Ini memiliki fitur keamanan mutakhir yang memenuhi kebutuhan jaringan IoT berdaya rendah yang sangat scalable. Tidak seperti teknologi IoT lainnya, protokol LoRaWAN menyediakan penyedianya dengan enkripsi end-to-end khusus.
Contoh Penggunaan LoRawAn
Beberapa anggota aliansi LoRa telah berinvestasi dalam berbagai bisnis yang berdiri untuk mendapatkan keuntungan besar dari jaringan IoT bertenaga LoRa, termasuk:
Anggota aliansi LoRa terus berkembang untuk lebih mengungkapkan aplikasi LoRaWAN yang sebenarnya di sejumlah industri, terlepas dari kenyataan bahwa LoRaWan bersifat ‘kepemilikan’ dan karenanya, hal ini menjadi kurang transparan daripada LPWAN lainnya. Terlepas dari kenyataan bahwa LoRaWAN memiliki batas dalam hal transmisi downlink, interval transmisi, latensi, dan bandwidth, ini adalah trade-off yang diperlukan untuk mencapai jarak jauh dan berdaya rendah.
Menyiapkan jaringan LoRaWAN pribadi Anda sendiri mungkin memiliki beberapa fitur menarik, seperti kemungkinan penyesuaian yang lebih banyak dan mungkin keamanan yang lebih baik. Jaringan LoRaWAN publik, di sisi lain, dapat menjadi pilihan yang lebih layak untuk operasi IoT skala kecil, terutama di negara-negara di mana pemerintah secara aktif mendukung peluncuran protokol konektivitas inovatif baru. Hal ini terutama berlaku di negara-negara di mana pemerintah secara aktif mendukung peluncuran protokol konektivitas yang inovatif.
