ما هي الاختلافات بين LoRa وLoRaWAN

نعيش في عصرٍ يشهد تطوراً هائلاً في تقنيات إنترنت الأشياء! لذا، نصادف مصطلحات مثل LoRa وLoRaWAN باستمرار. يستخدم معظم الناس هذين المصطلحين بشكلٍ متبادل لتشابههما الظاهري. مع ذلك، ليس هذا صحيحاً تماماً، فـLoRa وLoRaWAN مرتبطتان لكنهما ليستا متطابقتين. في هذا الدليل، سنستعرض الفروقات الرئيسية بينهما، وسنتناول أيضاً بعض حالات الاستخدام الواقعية لهما ومزاياهما الرائعة.

LoRa = الراديو (PHY).

LoRaWAN = قواعد/بروتوكولات الشبكات التي تعمل على LoRa.

اختر LoRaWAN لعمليات النشر القابلة للتوسع والتوافق؛ اختر LoRa (مخصص/P2P) عندما تتحكم في كلا الطرفين وتريد رابطًا خاصًا خفيف الوزن.

فهم LoRa وLoRaWAN

قبل فهم الاختلافات الرئيسية بين LoRa وLoRaWAN، يتعين علينا تطوير فهم عميق لتعريفات وهندسة عمل LoRa وLoRaWAN.

ما هو لورا

لورا تقنية LoRa (المدى البعيد) هي تقنية اتصالات لاسلكية بعيدة المدى تعمل بترددات الراديو لتوفير اتصال إنترنت الأشياء. طورتها شركة Semtech، وتعمل LoRa كطبقة مادية لنقل البيانات الصغيرة عبر مسافات طويلة. يمكنك استخدام مودم LoRa لتحويل بيانات أجهزة الاستشعار الصغيرة إلى إشارة تردد الراديو هذه.

تعتمد تقنية LoRa بشكل أساسي على تعديل الإشارات باستخدام تقنية Chirp Spread Spectrum (CSS)، وهي تقنية تعديل تجعل الإشارة مقاومة للضوضاء والتداخل. وهذا يُساعد LoRa على الاستفادة الكاملة من عرض النطاق الترددي للقناة عند نقل البيانات من أجهزة إنترنت الأشياء. تعمل LoRa في نطاقات ISM غير المرخصة. تُعد LoRa الخيار الأمثل لرسائل المستشعرات الصغيرة وغير المتكررة، حيث يكون عمر البطارية والتغطية أهم من معدل نقل البيانات.

الأهم من ذلك، يمكن استخدام LoRa إما كجزء من شبكة LoRaWAN أو في تطبيقات مخصصة/خاصة (نقطة إلى نقطة) حيث تقوم بتحديد سلوك الشبكة الخاص بك.

ما هو لوروان؟

LoRaWAN بروتوكول الشبكة واسعة النطاق طويلة المدى (LoRaWAN) هو بروتوكول الشبكة الذي يعمل على وصلات راديو LoRa. يحدد هذا البروتوكول كيفية انضمام الأجهزة إلى الشبكة، وكيفية تأمين الرسائل، وكيفية توجيه البوابات لحركة البيانات إلى خادم الشبكة، وكيفية استقبال التطبيقات للبيانات. كما يحدد LoRaWAN فئات الأجهزة (A/B/C) التي تتحكم في وقت استماع الجهاز لوصلات الإرسال الهابطة، وهو قيد مهم للتحكم في الطاقة وزمن الاستجابة.

الأهم من ذلك، أن بروتوكول LoRaWAN موحد ومُدار من قِبل تحالف LoRa. لذا، يُمكننا ابتكار حلول إنترنت الأشياء اقتصادية، ثنائية الاتجاه، منخفضة الطاقة، وذات مدى طويل، يُمكننا نشرها في سيناريوهات تتضمن أجهزة استشعار واسعة النطاق. غالبًا ما يتطلب LoRaWAN عددًا أقل من البوابات لإنشاء الشبكة. وهذا سبب رئيسي وراء ازدياد شعبية LoRaWAN في تطبيقات مثل المدن الذكية وغيرها.

لورا ولوراوان network aالهندسة المعمارية

تستخدم شبكات LoRaWAN بنية نجمية، حيث تعمل البوابات كجسور لنقل البيانات بين الأجهزة الطرفية وخادم مركزي. تتواصل الأجهزة الطرفية مع البوابات باستخدام الطبقة الفيزيائية لتقنية LoRa (مدى طويل، طاقة منخفضة). ثم تقوم البوابات بإعادة توجيه هذه الرسائل إلى خادم الشبكة عبر اتصال IP (إيثرنت، أو شبكة خلوية، أو واي فاي، إلخ).

• العقد النهائية: أجهزة الاستشعار/المشغلات التي ترسل وصلات صاعدة؛ تعتمد الوصلات الهابطة على فئة الجهاز ونوافذ الاستقبال.
• بوابات: بوابات هي جسور تستقبل حزم راديو LoRa وتقوم بإعادة توجيه الحمولة + البيانات الوصفية إلى خادم الشبكة عبر بروتوكول الإنترنت (IP).
• خوادم الشبكة: إزالة التكرار، حالة جلسة الجهاز، قرارات ADR، جدولة/توجيه الوصلة الهابطة.
• خوادم التطبيق: يقوم بفك تشفير البيانات، ومنطق الأعمال، ولوحات المعلومات، وعمليات التكامل.

لورا vs LoRaWAN: تحليل مقارن

فيما يلي جدول يلخص الاختلافات الرئيسية بين الطبقة المادية LoRa وطبقة الشبكات LoRaWAN:

LoRa وLoRaWAN – العمود الفقري لشبكة LPWAN

مع تزايد انتشار إنترنت الأشياء، نشهد انتشارًا متزايدًا لشبكات LPWAN. وتعتمد العديد من شركات التكنولوجيا العملاقة وشركات إنترنت الأشياء بشكل كبير على هذه الشبكات في تطبيقات متنوعة. في الواقع، أصبحت تقنيتا LoRa وLoRaWAN خيارًا شائعًا لتطبيقات إنترنت الأشياء واسعة النطاق. ومن المثير للاهتمام أن نرى هيمنة تقنيتي LoRa وNB-IoT على سوق شبكات LPWAN. أكثر من 85٪ من الاتصالات العالمية في عام 2028.

يضمن هذا المجتمع المتنامي بيئةً ابتكاريةً تشجع الجميع على التحول إلى حلول أكثر موثوقية. هناك أسبابٌ عديدةٌ لهذا النمو السريع، وسنستعرض بعضها.

• طاقة منخفضة: بطارية تدوم لسنوات متعددة لأجهزة الاستشعار ذات دورة التشغيل المنخفضة.
• اتصال طويل المدى: غالباً ما تستطيع بوابة واحدة تغطية مساحات واسعة، وذلك اعتماداً على البيئة وأنماط حركة المرور وتصميم النشر.
• تكاليف أقل: تعمل في نطاق ترددي غير مرخص؛ ويمكن أن تكون الأجهزة والبوابات أكثر اقتصادية من العديد من إعدادات الشبكات الخلوية.
• الأداء الداخلي: غالباً ما يكون مناسباً للاستخدام الداخلي، وذلك حسب مواد البناء والتصميم.
• خيار الشبكة الخاصة: يمكنك نشر بواباتك الخاصة وخادم الشبكة.
• نظام بيئي سريع النمو: مدعوم من قبل تحالف LoRa ومجتمع أعضاء عالمي كبير.
• المقايضات: أحجام حمولة محدودة، وصلة تنزيل محدودة، غير مناسب للبث المباشر/البث في الوقت الفعلي.

حالات استخدام واقعية لتقنيتي LoRaWAN و LoRa

هناك العديد من الاحتمالات لاستخدام LoRa و حلول لوراوانمع ذلك، لا يهتم اللاعبون الرئيسيون إلا بقطاعات محددة، ولا يدرسون إلا الاحتمالات الواعدة. تشمل بعض هذه الاحتمالات تطوير مواقف سيارات ذكية، وإدارة ذكية للمرور والنفايات، وعدادات عن بُعد، ومنازل ومبانٍ أكثر أمانًا، وسلاسل إمداد وخدمات لوجستية أفضل، وزراعة مريحة ومنتجة، وتعدين فعال، وتصنيع آلي. باختصار، تُعد تقنية LoRaWAN مثالية للعديد من تطبيقات إنترنت الأشياء التي تهم الشركات الخاصة والجهات الحكومية. في هذا القسم، سنلقي نظرة موجزة على بعض أبرز حالات الاستخدام.

استخدام تقنية LoRaWAN لتتبع المركبات في المناطق الصناعية

هذا تطبيق فرعي لإدارة الأساطيل الذكية والخدمات اللوجستية. احتاجت إحدى شركات النقل التي تُشغّل آلاف الشاحنات إلى تحديد مواقعها داخل المجمعات الصناعية الكبيرة، لكن أجهزة تتبع نظام تحديد المواقع العالمي (GPS) القائمة على شريحة SIM كانت ستُكبّدها تكاليف باهظة ومتكررة. لذلك، طوّرت الشركة حلاً يعتمد على تقنية LoRaWAN، مما يُسهّل تتبع مواقع المركبات. يُحقق جهاز التتبع LW001-BG Pro LoRaWAN GPS مسافات اتصال تصل إلى 7 كيلومترات تقريبًا في الأماكن المفتوحة. سيُقلّل هذا الجهاز بشكل كبير من تكلفة التتبع، ويُحوّل عملية المراقبة إلى عملية آلية.

تحليلات الحشود وحركة المرور في المدن الذكية في ألمانيا

قبل تطبيق النظام، كانت المدينة الألمانية تعاني من محدودية الرؤية لأنماط تدفق الحشود وحركة المرور، إذ اقتصرت على المراقبة اليدوية عند التقاطعات الرئيسية. يساعد جهاز LW003 Ultra في جمع معلومات دقيقة عن حركة المرور من خلال مسح إشارات البلوتوث منخفض الطاقة (BLE) في نقاط الازدحام المروري، مثل محطات القطارات والمرافق العامة، ثم إرسال البيانات المُجمّعة عبر بوابة LoRaWAN إلى المنصة. وبذلك، يُسهم هذا النظام في تقليل المناطق غير المرئية، مما يُتيح تحسينًا ملحوظًا في تخطيط المدينة. يتميز هذا النظام بكفاءته العالية بفضل اعتماده على تقنيتي البلوتوث وLoRaWAN.

مستشعر ركن السيارات من MOKOSmart لمراقبة الإشغال

تُعدّ MOKOSmart اسمًا معروفًا في سوق أجهزة إنترنت الأشياء. مستشعر وقوف السيارات LW009-SM يوفر نظامنا كشفًا دقيقًا وفعالًا لشغل مواقف السيارات. تم تطوير مستشعر مواقف السيارات لدينا باستخدام رادار الميكروويف والكشف المغناطيسي الأرضي، وينقل البيانات ويعالجها عبر بروتوكولات LoRaWAN. يتميز النظام بسهولة وسرعة التركيب، ويُبلغ المشغلين بحالة مواقف السيارات في الوقت الفعلي تقريبًا بدقة كشف تتجاوز 99%. يُسهم هذا النظام في تحسين استغلال المساحات وتقليل خسائر الإيرادات الناتجة عن أخطاء المراقبة اليدوية.

مراقبة سلامة الطفل في منغوليا الجبلية

في منطقة جبلية منغولية تعاني من ضعف مستمر في إشارات الاتصال، يوفر هذا النظام لكل طفل زر استغاثة صغير الحجم من نوع LW004-PB بتقنية LoRaWAN. يتمثل الغرض الأساسي منه في تتبع موقع الأطفال وإخطار أولياء أمورهم في حالات الطوارئ. يعتمد الجهاز على نظام تحديد المواقع العالمي (GPS) وينقل البيانات عبر شبكة بلدية منخفضة التردد. يحتوي زر LW004-PB على زر استغاثة (SOS) لتنبيه أولياء الأمور، مما يتيح لهم الاطلاع على بيانات الموقع الحالية والسابقة على المنصة.

إدارة الدراجات البخارية الكهربائية باستخدام تقنية LoRaWAN في أوروغواي

يعمل مشغلو مئات الدراجات البخارية المشتركة في مجمع تكنولوجي بأوروغواي على تطوير حلول تتبع فعّالة. وقد قاموا بدمج جهاز التتبع LW004-PB بتقنية LoRaWAN في أسطول دراجاتهم. يتمثل الغرض الأساسي منه في توفير معلومات عن موقع الدراجات ومستوى شحن البطارية لتقليل وقت التوقف ومنع فقدانها. يستطيع المشغلون مراقبة أسطولهم عبر لوحة تحكم مزودة بمؤشرات ملونة للبطارية وتنبيهات إعادة الشحن. وبالتالي، يمكنهم اتخاذ قرارات أكثر ذكاءً بشأن جدولة الصيانة وإدارة الأسطول بشكل عام.

لورا و LoRaWAN مقابل oشبكة LPWAN أخرى tالتقنيات

تُعدّ تقنيتا LoRa وLoRaWAN رائدتين في مجال شبكات LPWAN لإنترنت الأشياء. كيف تُقارنان بتقنيات LPWAN المنافسة الأخرى؟

LoRa/LoRaWAN مقابل NB-IoT

إنترنت الأشياء ذو ​​النطاق الضيق (NB-IoT) هو معيار LPWAN طورته منظمة 3GPP لتوفير اتصال إنترنت الأشياء عبر شبكات الهاتف المحمول. يستفيد NB-IoT من البنية التحتية الحالية لشبكة LTE، ولكنه يعمل ضمن نطاق ترددي مرخص، مما يترتب عليه تكاليف مرتبطة باستخدام شبكات NB-IoT. يوفر NB-IoT تغطية جيدة داخل المباني واستهلاكًا منخفضًا للطاقة. مع ذلك، تعتمد شبكات الهاتف المحمول على مزود الخدمة. إذا كنت ترغب في تغطية مُدارة من قِبل مزود الخدمة ولا تحتاج إلى بنية تحتية خاصة، فقد يكون NB-IoT خيارًا أفضل. علاوة على ذلك، إذا كنت بحاجة إلى آلية تسليم سلسة تشبه التنقل/الصوت، فإن LTE-M غالبًا ما يكون خيارًا آخر لشبكات LPWAN الخلوية.

LoRa/LoRaWAN مقابل Sigfox

Sigfox عبارة عن شبكة LPWAN احتكارية تستخدم تعديل النطاق الضيق للغاية، وهي مصممة لنقل الرسائل الصغيرة جدًا وغير المتكررة. قد تكون فعّالة من حيث التكلفة عند التوسع، ولكنها تُضحي بالمرونة لأنها ليست نظامًا مفتوحًا مثل LoRaWAN. كما أن Sigfox تدعم الإرسال الهابط، ولكن بشكل محدود للغاية (يُشار إليها عادةً بحد أقصى 4 رسائل إرسال هابط يوميًا، بحجم 8 بايت لكل رسالة).

LoRa/LoRaWAN مقابل Zigbee

لا تُعدّ تقنية Zigbee شبكة LPWAN بالمعنى الحقيقي، بل هي أقرب إلى شبكة لاسلكية قصيرة المدى تُستخدم داخل المباني. ونظرًا لأنها تعمل بتردد 2.4 جيجاهرتز، فإن مداها أقل مقارنةً بتقنيات الترددات الأقل من 1 جيجاهرتز مثل LoRa. توفر Zigbee إمكانية التشغيل البيني، ولكنها قد تتطلب إعدادًا معقدًا للشبكة ومزامنةً دقيقة. كما أن استهلاكها للطاقة أعلى من تقنية LPWAN. قد تكون Zigbee خيارًا أفضل للاستشعار والتحكم داخل المباني في حال وجود العديد من الأجهزة القريبة.

دور LoRa وLoRaWAN في قطاع إنترنت الأشياء

تعتمد العديد من شركات الاتصالات الرائدة على تقنيتي LoRa وLoRaWAN. وهما مناسبتان بشكل خاص لتطبيقات إنترنت الأشياء، إذ تُسهّلان ربط أعداد كبيرة من الأجهزة التي تعمل بالبطاريات عبر مساحات واسعة. تتضمن هذه التطبيقات، التي تعتمد على القياس عن بُعد، أجهزةً تُرسل بيانات صغيرة بتردد منخفض إلى متوسط، وتحتاج إلى عمر بطارية يمتد لسنوات عديدة.

باختصار، الفكرة الأساسية هي: LoRa هي طبقة الراديو التي تُمكّن الاتصال بعيد المدى، وLoRaWAN هو بروتوكول الشبكات الذي يُضيف "القواعد" اللازمة لعمليات النشر واسعة النطاق. لهذا السبب، تستمر هذه التقنيات في الظهور في تطبيقات إنترنت الأشياء الواقعية، مثل العدادات الذكية، والمباني الذكية، والمراقبة الصناعية، وتتبع الخدمات اللوجستية، والزراعة، واستشعار المدن الذكية، وغيرها.

بالطبع، لا يُناسب LoRaWAN جميع التطبيقات. فإذا كان تطبيقك يتطلب معدل نقل بيانات عالٍ، أو زمن استجابة منخفض للغاية، أو تحكمًا متكررًا في وصلة التنزيل، فقد يكون من الأفضل لك استخدام خيارات لاسلكية أخرى. مع ذلك، يظل LoRa وLoRaWAN، عند استخدامهما في السيناريوهات المناسبة، أساسًا موثوقًا به لنشر تطبيقات إنترنت الأشياء القابلة للتوسع والتي تتطلب صيانة منخفضة. ومع تطور هذا النظام البيئي، نشهد تحسنًا في أدوات التزويد، وإدارة الأجهزة، واستراتيجيات تحديث البرامج الثابتة، مما يُسهّل تشغيل عمليات النشر واسعة النطاق.

بدء مع لورا ولوراوان

تُعدّ MOKOSmart اسمًا لامعًا في مجال إنترنت الأشياء، ولدينا سنوات من الخبرة في تصميم وتصنيع أجهزة LoRaWAN على نطاق واسع. يركز فريق البحث والتطوير المتخصص لدينا على بناء منتجات موثوقة وجاهزة للاستخدام الميداني، بدءًا من أجهزة التتبع والاستشعار وصولًا إلى البوابات، مما يُمكّن الشركات من الانتقال بسلاسة من مرحلة التجربة إلى مرحلة النشر دون أي تأخير.

إذا كنت ترغب في بدء مشروع LoRaWAN، فإليك بعض الأمور التي يجب تحديدها مبكراً (سيوفر لك هذا الكثير من الوقت لاحقاً):

• حالة الاستخدام الخاصة بك وتكرار الإبلاغ (حجم الحمولة + فاصل الإبلاغ)
• بيئة النشر
• هدف الطاقة (عمر البطارية)
• متطلبات الوصلة الهابطة (أوامر؟ FUOTA؟)
• نموذج التغطية (الشبكة العامة مقابل الشبكة الخاصة)

شارك هذه المتطلبات وسنوصي بخطة جهاز + بوابة وإعداد تجريبي.

الأسئلة الشائعة حول LoRa و LoRaWAN

هل LoRa هو نفسه LoRaWAN؟

لا. LoRa هي الطبقة الفيزيائية (PHY) للراديو، وهي الطريقة التي تُنقل بها البيانات عبر الهواء. أما LoRaWAN فهو بروتوكول الشبكات الذي يعمل على LoRa ويحدد كيفية انضمام الأجهزة إلى الشبكة، وكيفية تأمين الرسائل، وكيفية توجيه البيانات من الجهاز إلى البوابة ثم إلى الخادم.

هل أحتاج إلى بوابة لاستخدام LoRa أو LoRaWAN؟

بالنسبة لشبكات LoRaWAN: نعم بشكل أساسي - تعتمد شبكات LoRaWAN على البوابات + خادم الشبكة.

بالنسبة لتقنية LoRa (المخصصة/P2P): ليس دائمًا. يمكنك إنشاء روابط من نقطة إلى نقطة بدون بوابة LoRaWAN، ولكن ستكون مسؤولاً عن "قواعد الشبكة" بنفسك.

ابحث عن'ما الفرق بين فئات LoRaWAN A و B و C؟

• الفئة أ: أقل طاقة، أفضل عمر للبطارية، يحدث التنزيل بعد الرفع (الأكثر شيوعًا).
• الفئة ب: نوافذ استقبال مجدولة لتوقيت أكثر قابلية للتنبؤ في اتجاه التنزيل.
• الفئة ج: الاستماع الدائم تقريبًا (أقل زمن استجابة، أعلى استهلاك للطاقة).

هل يدعم بروتوكول LoRaWAN الاتصال ثنائي الاتجاه والوصلة الهابطة؟

نعم، لكنها ليست مثل الواي فاي. فسرعة تنزيل البيانات في شبكة LoRaWAN مقيدة بفئة الجهاز ونطاقات الاستقبال.

• الفئة أ (الأكثر شيوعًا): يمكن للجهاز استقبال البيانات الهابطة فقط بعد إرسال البيانات الصاعدة.
• الفئة B/C: قدرة أكبر على التنزيل، ولكن عادة ما يكون استهلاك الطاقة أعلى.

ما هو التردد الذي تستخدمه تقنية LoRa/LoRaWAN؟

تعمل تقنية LoRaWAN في نطاقات ISM غير المرخصة، ولكن خطة التردد الدقيقة تعتمد على منطقتك/بلدك (لذلك لا يمكنك اختيار "تردد LoRa" عالمي واحد في كل مكان).

اقرأ المزيد عن لورا ولوراوان

• ما هي التكنولوجيا وراء تردد LoRa؟
• أفضل 16 حالة استخدام لشبكة LoRaWAN في سوق إنترنت الأشياء
• كيف يقوم مستشعر LoRa بإرسال واستقبال البيانات