LoRaWAN — Long Range Wide Area Network
LoRaWAN è un protocollo Low-Power Wide-Area Network (LPWAN) progettato per dispositivi IoT alimentati a batteria che devono trasmettere piccole quantità di dati su lunghe distanze. Mentre il BLE copre metri, LoRaWAN copre chilometri, rendendolo il protocollo di elezione per sensori remoti, agricoltura, smart city e telelettura delle utenze.
Come funziona LoRaWAN
LoRaWAN opera su due livelli:
- LoRa (livello fisico) — Una modulazione proprietaria a spettro espanso di tipo chirp (CSS) sviluppata da Semtech. Scambia velocità dei dati con portata e immunità al rumore.
- LoRaWAN (livello di rete) — Uno standard aperto gestito dalla LoRa Alliance (oltre 800 aziende membri). Definisce le classi di dispositivo, la sicurezza e l’architettura di rete.
Specifiche EU868 (Europa)
| Parametro | Valore |
|---|---|
| Banda di frequenza | 863—870 MHz (EU868) |
| Canali predefiniti | 868,10, 868,30, 868,50 MHz (BW 125 kHz) |
| Potenza TX | Max 14 dBm (25 mW) ERP |
| Duty cycle | 1% (868,0—868,6 MHz), 0,1% (868,7—869,2 MHz), 10% (869,4—869,65 MHz) |
| Velocità dati | 0,3—50 kbps (SF7—SF12) |
| Portata | 2—5 km (urbano), 5—15 km (suburbano), oltre 20 km (rurale/in linea di vista) |
| Sensibilità | -137 dBm (SF12) |
| Payload massimo | 51—222 byte (in funzione della velocità dati) |
Classi di dispositivo
| Classe | Comportamento | Latenza | Consumo | Caso d’uso |
|---|---|---|---|---|
| Classe A | TX, poi 2 brevi finestre RX | Secondi—ore | Minimo | Sensori a batteria, contatori |
| Classe B | Finestre RX programmate (sincronizzate a beacon) | Secondi | Basso—medio | Attuatori con downlink temporizzati |
| Classe C | Sempre in ascolto | Quasi tempo reale | Massimo | Gateway alimentati da rete, lampioni |
LoRaWAN vs. altri protocolli a lungo raggio
| Protocollo | Portata | Consumo | Velocità dati | Licenza | Copertura |
|---|---|---|---|---|---|
| LoRaWAN | 5—15 km | Ultra-basso | 0,3—50 kbps | Senza licenza (ISM) | Reti private o pubbliche |
| NB-IoT | Cellulare | Medio | 250 kbps | Con licenza (telecom) | Dipendente dall’operatore telecom |
| LTE-M | Cellulare | Medio | 1 Mbps | Con licenza (telecom) | Dipendente dall’operatore telecom |
| Sigfox | 10—50 km | Ultra-basso | 100 bps | Senza licenza | Rete Sigfox (in declino) |
| Mioty (ETSI TS 103 357) | 5—15 km | Ultra-basso | 0,5 kbps | Senza licenza | Industriale, sostenuto dall’UE |
Architettura di sicurezza
LoRaWAN 1.1 include una cifratura a due livelli:
- Network Session Key (NwkSKey) — Autentica i pacchetti a livello di rete (verifica MIC)
- Application Session Key (AppSKey) — Cifra il payload end-to-end; gli operatori di rete non possono leggere i dati applicativi
- Join Server — Gestisce l’attivazione del dispositivo e la derivazione delle chiavi (OTAA — Over-The-Air Activation)
Applicazioni comuni
- Agricoltura smart — Umidità del suolo, stazioni meteo, controllo dell’irrigazione
- Smart city — Sensori di parcheggio, monitoraggio dei cassonetti, qualità dell’aria
- Telelettura delle utenze — Letture remote di acqua, gas, elettricità
- Tracciamento di asset — Localizzazione di container e veicoli su aree estese
- Monitoraggio industriale — Sensori di vibrazione, livelli dei serbatoi, condizioni ambientali
Termini correlati
- BLE — Complemento a corto raggio di LoRaWAN; spesso utilizzati insieme (BLE per il commissioning, LoRaWAN per il backhaul dei dati).
- IoT — LoRaWAN è un protocollo di connettività IoT fondamentale per applicazioni a lungo raggio alimentate a batteria.
Sviluppiamo nodi sensore e gateway LoRaWAN — dalla progettazione RF al firmware conforme al CRA fino al deployment in produzione. Consultate i nostri servizi di Sviluppo di sistemi embedded.
Riferimenti ufficiali
- LoRaWAN Specification — LoRa Alliance — LoRa Alliance (specifica ufficiale LoRaWAN)