Antene de 868 MHz. Cum aleg o antenă LoRa?

În ultimii ani ne-am întâlnit tot mai des cu expresia „Internet of Things” (IoT), care definește tehnologii și servicii ce presupun folosirea Internetului pentru a realiza rețele din obiecte inteligente. Acestea conectează între ele diferite dispozitive, servicii și sisteme automate, putând transmite datele colectate prin cablu sau tehnologii wireless.

LoRa: rețele de obiecte inteligente

 

Astfel, așa-zisul „internet al lucrurilor” creeaza rețele inteligente în cadrul cărora miliarde de dispozitive inteligente conectate la internet – de la periuțe de dinți, la utilaje industriale – pot colecta și transmite date și informații. Printre cele mai populare aplicații IoT se numără soluțiile de tipul „Smart City“, respectiv soluții de management al traficului, pentru parcare, pentru transport și iluminat public, sisteme de management al deșeurilor sau soluții destinate operatorilor de utilități (contoare inteligente). De asemenea, de o mare popularitate se bucură și segmentul industrial, care folosește soluții IoT pentru managementul unităților de producție, respectiv controlul echipamentelor și utilajelor, monitorizarea producției sau  controlul calității. Nu în ultimul rând, tehnologiile IoT se folosesc tot mai des și de către utilizatorii „casnici”, pentru sisteme de monitorizare și comandă a consumului casnic de energie, pentru controlul accesului și securității locuinței sau a vehiculelor.

LoRa ( prescurtarea expresiei Long Range) este, de facto, o rețea wireless (fără fir) pentru platforma IoT (Internet of Thing), ce oferă o soluție economică, flexibilă și eficientă pentru zonele în care există probleme reale de conexiune, respectiv unde rețelele tehnologiei celulare sau WiFi/BLE nu sunt eficiente sau posibile.

LoRa folosește LoRaWAN (Long Range Wide Area Network) – un protocol de radio transmisii prin care se formează o reţea sau mai multe reţele de obiecte inteligente care comunică între ele. LoRaWAN folosește o topologie star-of-stars, cu gateway-uri cu rol de bridge-uri, care transmit datele între senzori și apoi la serverul central.

Tehnologia LoRa a fost dezvoltată de compania Semtech/ Cycleo of Grenoble și utilizează o specificație/protocol LoRaWAN  – soluția ideală pentru LPWAN, rețele de putere scăzută (Low Power Wide Area Networks). LoRa permite transmisii pe distanțe lungi cu consum redus de energie. Zona de acțiune ideală se situează între 10 și 20 km, fiind influențată de factori ca poziționarea rețelei și a gateway-urilor/porților, mediul înconjurător (prezența de obstacole fizice) și, nu în ultimul rând, de performanța antenei LoRa internă sau, dacă este cazul, externă. Arhitectura rețelei permite o comunicare bidirecțională a dispozitivului cu modul LoRa cu un gateway, folosind inițial un protocol LoRaWAN. Ulterior, datele sunt transmise prin conectarea la internet, folosind metode tradiționale precum Ethernet, celular, etc.

Conectivitatea LoRa se bazează, în principal, pe un modul ce conține un transceiver wireless Semtech SX1276 cu spectru larg și rază de acțiune foarte lungă.

 

 

Modul de bază LoRa

LoRa utilizează benzi de frecvență radio sub-gigahertz fără licență (frecvența de transmitere pentru Europa fiind de 868 MHz), ce folosește modulația în spectru larg și permite transmisii la o putere de consum foarte scăzută. Arhitectura LoRa se constituie astfel într-o alternativă mai bună la conectivitatea celulară de tipul 2G sau 3G în proiectele în care este necesară o acoperire mai mare și transferul unui volum mic de date către dispozitive cu o autonomie energetică crescută.

Frecvența și banda mică permit dispozitivelor care utilizează această tehnologie să poată funcționa luni de zile cu alimentare pe baterie, evident în funcție și de cantitatea de date transmise. Autonomia mare se datorează și faptului că dispozitivele LoRa nu sunt permanent conectate la gateway – acestea se „trezesc” la intervale de timp prestabilite și verifică dacă sunt date de transmis, asigurând astfel o durată de viață mai mare a bateriei.

Antenele LoRa, cum le alegem?

Antenele sunt utilizate la emisia și recepția undelor electromagnetice (unde radio) și reprezintă o componentă de bază în sistemele de radiodifuziune, televiziune, comunicații radio bi și multidirecționale, radar, telefonie mobilă, comunicații prin satelit, telecomandă radio, microfon fără fir, dispozitive Bluetooth, rețele wireless și, evident, rețele wireless speciale – cum ar fi LoRa.

Depinzând de puterea semnalului transmis de dispozitivului LoRa și de antena încorporată a echipamentului LoRa, uneori este necesară montarea unei antene externe care să facă posibilă comunicarea. Majoritatea dispozitivelor LoRa au, pe lângă antena internă, mufe pentru atașarea unei antene externe care să asigure un flux optim de emisie și recepție a datelor. În zonele cu semnal redus sau pentru aplicații concentratoare, în care este necesară o antenă cu un semnal mai puternic, o antenă LoRa externă este adesea o alegere bună.

În funcție de necesități putem opta pentru antene LoRa externe care pot fi direcționale sau omnidirecționale. Antenele omnidirecționale sunt proiectate pentru a transmite și primi unde radio în toate direcțiile orizontale, în mod egal, în vreme ce antenele direcționale transmit undele radio într-o direcție specifică. Astfel, antenele direcționale vor permite obținerea unei raze de acțiune mai mare și unei calități mai bune a semnalului în comunicația LoRa, dar acestea trebuie să fie orientate în mod specific în direcția antenei de recepție. Deși antenele omnidirecționale au o rază de acțiune mai mică, este mai puțin important să vă preocupați de direcția antenei, ceea ce face mai ușoară construirea rețelelor mesh. Ca urmare, alegerea antenei dvs. va depinde, în mare măsură, de scenariul de comunicare LoRa specific pe care îl aveți în minte.

De asemenea, în funcție de locul lor de utilizare, acestea se clasifică în antene de exterior sau de interior. Un alt factor care influențează alegerea antenei LoRa potrivite o constituie banda de frecvență: banda de funcționare principală (bandă largă GSM sau doar 868 MHz LoRa) sau banda de funcționare secundară UMTS/LTE.

One Response

  1. Gabriel Jan 19, 2022

Leave a Reply

This site uses Akismet to reduce spam. Learn how your comment data is processed.