Cosa è LoRaWAN™ ?

Cos'è LoRaWAN™? Come funziona? Specifiche tecniche e applicazioni

Cos'è LoRaWAN™? Come funziona?

LoRaWAN™: Long Range Wide Area Network, è un protocollo sviluppato da LoRa Alliance.

La peculiarità di questo nuovo protocollo è la sua efficienza; infatti LoRaWAN™ ha un consumo di batteria esiguo, un raggio di comunicazione elevato (fino a 15km in campo aperto) e una trasmissione dei dati protetta (grazie alla criptazione AES-128).

Il raggio di comunicazione è di circa 2km nelle aree ad alta densità di popolazione, che si estende a 15km in campo aperto, questo viene influenzato anche dalla posizione reciproca tra il device e del gateway; se il gateway è installato in una posizione elevata il raggio sarà maggiore rispetto ad un gateway installato a livello stradale.

LoRaWAN™ è parte di una categoria di tecnologie chiamata LPWAN, che significa Low Power Wide Area Network, questa tecnologia è stata sviluppata per poter permettere a sensori alimentati a batteria di inviare e ricevere messaggi, utilizzando il minor quantitativo di energia possibile per risparmiare la batteria.

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Struttura Network LoRaWAN™

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Specifiche Tecniche

LoRaWAN™ utilizza tre classi differenti di device: Classe A, Classe B, Classe C.

I dispositivi Classe A sono alimentati a batteria, quando un uplink è spedito al server il device apre due piccole finestre per eventuali comandi, se il server non è in grado di inviare un downlink nelle due piccole finestre, dovrà aspettare fino al prossimo uplink.

I device Classe B sono alimentati a batteria, in aggiunta alle due finestre della Classe A, la Classe B ha una finestra extra per i downlink, che viene aperta in momenti pianificati. Questa finestra è sincronizzata con il server attraverso un Beacon del gateway e viene utilizzata dal server per sapere quando il device è in ascolto.

I device Classe C sono alimentati elettricamente, le finestre di ricezione per i downlink sono quasi sempre aperte, l’unico momento in cui sono chiuse è durante la trasmissione.

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Sicurezza della rete LoRaWAN™

LoRaWAN™ utilizza due tipi di chiavi simmetriche per la sicurezza della comunicazioni, queste sono uniche per ogni device LoRa. La NwkSkey è utilizzata per garantire l’integrità del messaggio dal device al Network Server. L’AppSkey è utilizzata per la criptazione ent-to-end in AES-128 dal device all’Application Server.

I device LoRaWAN™ hanno due modi per eseguire un join con il network. Il primo si chiama OTAA, Over-the-Air-Activation. Questa modalità prevede che il device e il network si scambino una chiave a 128 bit chiamata AppKey. Quando il device spedisce la richiesta per effettuare il join, l’AppKey viene utilizzata per creare un Message Integrity Code (MIC), dopodiché il server controlla il MIC utilizzando l’AppKey. Se il controllo viene passato, il server crea due nuove chiavi a 128 bit, l’ App Session Key (AppSkey) e la Network Session Key (NwkSkey). Queste chiavi sono spedite indietro al device, criptate utilizzando l’AppKey come chiave di criptazione. Quando le chiavi vengono ricevute, il device le decripta e le installa.

La seconda modalità per effettuare un join si chiama ABP, Activation by Personalization. Questa modalità prevede che le chiavi di sessioni vengano inserite manualmente dall’utente, tuttavia questo potrebbe causare problemi di sicurezza.

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Applicazioni LoRaWAN™

LoRaWAN™ è utilizzato in un ampio gamma di settori
  • Smart Parking
  • Air Pollution Monitoring
  • Fire Detection
  • Home Security
  • Smart Lighting
  • Waste Management
  • Fleet Tracking
  • Agriculture Processing

ISM Frequency Bands

LoRaWAN™ utilizza le bande ISM regionali e gratuite per la trasmissione dei dati
  • EU 863-870MHz
  • EU 433MHz
  • US 902-928MHz
  • AU 915-928MHz
  • CN 779-787MHz
  • CN 470-510MHz
  • AS 923MHz
  • KR 920-926MHz
  • IN 865-869MHz
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