גאדג’טי מעשיר: תכירו את LoRa – טכנולוגיית תקשורת לטווח רחוק

רשתות WiFi ו-Bluetooth שולטות ברוב יישומי התקשורת שלנו ביום-יום, אך קיימת גם טכנולוגיה אחרת, פחות מוכרת, אך בעלת פוטנציאל עצום, המציעה גישה שונה לגמרי: LoRa (קיצור של “Long Range”).

בניגוד לטכנולוגיות המסורתיות, היא נועדה להעביר מידע למרחקים גדולים במיוחד, תוך צריכת חשמל מזערית ועלות נמוכה, ולכן היא הפכה לאחת מהבחירות המובילות ביישומי האינטרנט של הדברים (IoT), ובעיקר באזורים שבהם תשתיות סלולר או אינטרנט מוגבלות או שהן אינן קיימות כלל.

הרעיון של תקשורת מבוזרת, כזו שאינה תלויה בשרתים מרכזיים או ברשתות מסחריות, זוכה לפוקוס מחודש בשנים האחרונות. דוגמה אחת לכך היא Meshtastic (עליו נרחיב בהמשך הכתבה), פרויקט קוד פתוח המשתמש בטכנולוגיית LoRa כדי לאפשר שליחה וקבלה של הודעות בין מכשירים ברשת עצמאית לחלוטין, ללא חיבור לאינטרנט.

המגמה הזו קיימת גם מחוץ לעולם ה-IoT, כשרק לאחרונה הכריז ג’ק דורסי, ממייסדי טוויטר, על אפליקציית Bitchat – אפליקציית מסרים מבוזרת הפועלת על גבי Bluetooth בלבד, ללא צורך באינטרנט, שרתים מרכזיים או תשתית כלשהי.

למרות שזו טכנולוגיה שונה, העיקרון שעומד מאחוריה של תקשורת ישירה ומבוזרת, דומה לרוח הכללית שמובילה את פרויקטי ה-LoRa, ומדגיש את הצורך ההולך וגדל באלטרנטיבות לתקשורת ריכוזית.

מה זה LoRa?

LoRa (ראשי תיבות של Long Range – “טווח רחוק”) היא טכנולוגיית תקשורת אלחוטית שפותחה כדי לאפשר שליחת מידע למרחקים ארוכים במיוחד, תוך צריכת חשמל נמוכה מאוד.

היא נועדה בראש ובראשונה למכשירים קטנים כמו חיישנים ומדי חום, שפועלים במשך שנים על סוללה אחת בלבד, ולכן משמשת בעיקר ביישומי IoT – האינטרנט של הדברים.

בשונה מטכנולוגיות כמו WiFi או Bluetooth, שמיועדות להעברת כמויות גדולות של מידע למרחקים קצרים יחסית, LoRa פועלת בתדרים נמוכים (כמו 433MHz, 868MHz ו-915MHz) ומעבירה נתונים בקצב איטי, אך יציב, למרחקים של עד כ-10 ק”מ באזורים פתוחים וכ-2-3 ק”מ באזורים עירוניים.

בישראל, התחום המורשה לשימוש בטכנולוגיה הוא 917-920MHz (שימו לב שהקובץ באתר משרד התקשורת לא מעודכן, אבל קיבלנו אישור לתדרים בפנייתנו למשרד התקשורת – תודה לאלרן, מנהל קהילת משסטסטיק בישראל שהסב את תשומת ליבנו לנושא).

הלב של הטכנולוגיה הוא שיטת שידור בשם Chirp Spread Spectrum (או בקיצור CSS), שבה נעשה שימוש באותות “צ’ירפ” – דפוסי תדר משתנים, בדומה לאופן שבו עטלפים ודולפינים מתקשרים.

שיטה זו מאפשרת ל-LoRa עמידות גבוהה להפרעות ושיבושי קליטה, תכונה קריטית כאשר מדובר בתקשורת לטווחים ארוכים ובאזורים שבהם התשתיות מוגבלות או עמוסות.

למשל, חיישן בקרת השקיה המוצב בשדה רחוק יכול להשתמש ב-LoRa כדי לשדר פעם ביום את נתוני הלחות ליחידת בקרה במרחק של קילומטרים ולהמשיך לפעול כך במשך שנים, ללא צורך בסוללה נוספת או לחיבור אינטרנט.

מה זה LoRaWAN?

LoRaWAN (ר”ת Long Range Wide Area Network) הוא פרוטוקול רשת המבוסס על טכנולוגיית LoRa, הפועל בשכבת MAC (Media Access Control).

בעוד ש-LoRa מגדירה את אופן השידור הפיזי, LoRaWAN קובעת את הכללים לתקשורת ברשת – מתי מכשירים משדרים, איך הם מתחברים לרשת, ובאיזה פורמט הם שולחים מסרים.

הפרוטוקול פותח ומתוחזק על ידי LoRa Alliance, ארגון המונה היום למעלה מ-500 חברים ברחבי העולם, כאשר LoRaWAN מיישם ארכיטקטורת רשת בצורת כוכב, שבה מכשירי קצה מתקשרים עם שערי גישה המחוברים לשרת רשת מרכזי.

השוואה בין טכנולוגיות התקשורת

ההבדל הגדול בין LoRa, WiFi, Bluetooth וטכנולוגיות תקשורת נוספות נעוץ בקצב העברת המידע והטווח של הטכנולוגיה.

Meshtastic – רשת LoRa מבוזרת

אחד מהשימושים הרבים של טכנולוגיית LoRa כיום הוא Meshtastic (“מאשטסטיק”), פרויקט קוד פתוח המנצל את טכנולוגיית ה-LoRa ליצירת רשתות תקשורת מבוזרות (mesh networks).

בניגוד ל-LoRaWAN המסתמכת על שערי גישה מרכזיים ושרתים, Meshtastic מאפשר למכשירים לתקשר ישירות זה עם זה וליצור רשת עצמאית ללא תשתית.

המערכת מתבססת על מודולי LoRa זולים כמו ESP32 ומאפשרת למשתמשים ליצור רשת תקשורת עמידה שיכולה לפעול גם כאשר תשתיות סלולריות ואינטרנט אינן זמינות.

כל מכשיר ברשת יכול לשמש כנקודת ממסר, מה שמרחיב את הטווח והכיסוי של הרשת באופן משמעותי. השיא העולמי לתקשורת ישירה ב-LoRa עומד לפי האתר של Meshtastic על לא פחות מ-331 ק”מ ואילו בארץ השיא עומד על מעל 100 ק”מ לפי מועדון Meshtastic הישראלי.

בדומה ל-Bitchat, פרויקט Meshtastic מאפשר למשתמשים המחזיקים במודולי LoRa עם קושחת Meshtastic היעודית לתקשר ביניהם בצורה ישירה כאשר אין תשתית תקשורת קיימת או אמינה מספיק, דבר שימושי במיוחד במצבי חירום בהם רשתות התקשורת הרגילות אינן פעילות, מטיילים שנמצאים באזורים מרוחקים ללא קליטה ועוד.

יש יותר מדרך אחת ליצור קשר אחד עם השני

טכנולוגיות LoRa, שנועדה במקור לשמש כפתרון ליישומי האינטרנט של הדברים ומציעה שילוב של טווח ארוך, צריכת חשמל נמוכה, אבטחה מתקדמת ועלות סבירה, הפכה לפתרון מתאים למגוון רחב של יישומים, מחקלאות חכמה ועד ערים חכמות.

פרויקטים כמו Meshtastic מוכיחים את הגמישות של טכנולוגיית LoRa ויכולתה לתמוך גם ברשתות מבוזרות עצמאיות, תוך כדי שהיא מאפשרת למשתמשים להתחבר לרשתות הללו באופן פשוט למדי עם הסברים מפורטים שניתן למצוא ברשת.

הדבר היחיד אותו המשתמש צריך לעשות הוא לרכוש רכיב תקשורת התומך ב-LoRa בעלות נמוכה למדי ולצרוב עליו קושחת Meshtastic.

סרטון הסבר על LoRa: