Généralités

LoRa qui signifie Long Range est un système de communication sans-fil longue portée promu par l'Alliance LoRa.

Très peu gourmand en énergie, il vise à être utilisable dans des appareils alimentés par batteries pour lesquels la consommation d’énergie est d’une importance primordiale.

Le terme LoRa est communément utilisé pour désigner deux couches réseau distinctes du modèle OSI

  1. la couche physique utilisant une technique de modulation radio à étalement de spectre de type Chirp Spread Spectrum

  2. le protocole de couche liaison (→ LoRaWAN) qui permet à des appareils basse consommation de communiquer avec des serveurs réseau via des passerelles qui relayent des paquets radio LoRa versdepuis des réseaux traditionnels (3G ou Ethernet).

La couche physique LoRa, développée par Semtech, permet des communications à longue portée, à faible puissance et à faible débit. Elle fonctionne sur les bandes ISM de 433, 868 ou 915 MHz, selon la région où elle est déployée. La charge utile (→ payload) de chaque transmission peut varier de 2 à 255 octets, et le débit de données peut atteindre 50 Kbps lorsque l’agrégation de canaux est utilisée.

Sans rentrer dans les détails de conception du LoRa, il faut savoir que celui-ci définit un spreading factor (SF, facteur d’étalement en français, c’est-à-dire comment une donnée est étalée dans le temps au sein du signal radio), qui peut varier entre 7 et 12. Avec un SF de 12, la portée est la plus grande, pouvant aller jusqu’à 2km en milieu urbain et 20km en champ libre, quand rien ne se trouve entre les deux antennes LoRa. En contrepartie, le débit est de 250 bitss. Pour comparer, c’est 200 000 fois moins que le WiFi actuel, mais celui-ci a plutôt une portée de quelques dizaines de mètres et un dispositif LoRa peut espérer émettre pendant plusieurs années avec une seule petite batterie…​Avec un SF de 7, la portée en milieu urbain est plutôt de 500m et le débit monte à 11 kbits.

Alors que la modulation LoRa est propriétaire, LoRaWAN est une norme ouverte en cours de développement par l’Alliance LoRa.

Un réseau LoRa typique possède une topologie en étoile et comporte 4 types d’équipements

  1. Les end-devices/nodes/motes qui représentent les appareils basse-consommation

  2. les gateways qui relayent les paquets des end-devices versdepuis le network server

  3. le network server qui :

    • décode les paquets LoRa provenant des end-devices puis les envoie aux application finales

    • encode les réponses des applications pour les renoyer aux end-devices

  4. l'application server qui héberge les applications traitant les données des end _devices

Un message LoRaWAN montant est émis par un end device, entendu par une ou plusieurs gateways qui l’envoient au network server. Celui-ci, qu’il reçoive le message une ou plusieurs fois, ne va l’envoyer qu’une seule fois à l'application server.

lorawan architecture

Ressources

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