LoRaWAN : Jembatan Koneksi untuk Teknologi Internet of Things Masa Depan

Dalam era digital yang semakin maju, Internet of Things (IoT) telah mengubah cara kita berinteraksi dengan dunia di sekitar kita. IoT telah memungkinkan konektivitas dan pengumpulan data dari berbagai perangkat pintar, membuka pintu bagi inovasi dan efisiensi di berbagai sektor. Salah satu teknologi yang menjadi tulang punggung perkembangan IoT adalah Long Range Wide Area Network (LoRaWAN).

Apa Itu Teknologi LoRaWAN

LoRaWAN adalah protokol komunikasi nirkabel yang berbasis pada teknologi Long Range (LoRa) yang dikembangkan oleh perusahaan Semtech. LoRaWAN memungkinkan perangkat IoT terhubung ke jaringan secara nirkabel dengan jangkauan yang luas, mencapai hingga beberapa kilometer tanpa perlu mengorbankan daya baterai yang besar. Teknologi ini beroperasi di spektrum frekuensi radio ISM (Industrial, Scientific, and Medical) yang bebas lisensi, sehingga dapat digunakan secara global. Frekuensi jaringan LoRaWAN yang tersedia saat ini berkisar pada frekuensi 433 MHz, 868 MHz, 915 MHz, dan 920 - 923 MHz.

Secara sederhana, untuk membangun infrastruktur jaringan LoRaWAN setidaknya kita membutuhkan tiga macam perangkat, yaitu perangkat end-node yang merupakan perangkat IoT bermodul LoRa yang berfungsi untuk mengumpulkan dan mengirimkan data ke jaringan, kemudian perangkat gateway yang berperan sebagai perangkat penerima data dari perangkat end-node dan meneruskannya ke server jaringan, dan yang terakhir adalah perangkat server yang bertugas mengelola data dan komunikasi antara perangkat end-node dengan aplikasi atau sistem yang membutuhkan data dari perangkat IoT.

Sebagai contoh, akan kita coba jabarkan menggunakan model sistem pemantauan cuaca pada smart city. Pertama, sensor cuaca yang dari sebuah perangkat end-node akan membaca kondisi cuaca sekitar dan mengirimkan datanya ke LoRaWAN gateway. Setelah itu perangkat gateway akan mengumpulkan banyak data dari beberapa perangkat end-node sekaligus lalu mengirimkan datanya ke server. Data cuaca yang diperoleh tersebut kemudian diolah oleh server untuk dimanfaatkan sesuai program yang ditetapkan oleh pemerintah kota, misalnya mengirimkan data cuaca secara real-time ke website pemerintah kota atau mengirimkan notifikasi cuaca setiap interval beberapa jam sekali ke smartphone penduduk yang berdomisili di kota tersebut.

Perbedaan Antara LoRa dan LoRaWAN

LoRa dan LoRaWAN adalah dua hal yang berbeda, meskipun keduanya sering dikaitkan karena terkait dengan teknologi komunikasi nirkabel yang sama. Berikut adalah perbedaan antara LoRa dan LoRaWAN:

• LoRa (Long Range): LoRa adalah modulasi nirkabel yang digunakan dalam teknologi LoRaWAN. Ini adalah teknologi modulasi radio yang memungkinkan perangkat untuk berkomunikasi secara nirkabel dengan jarak yang jauh (biasanya beberapa kilometer hingga puluhan kilometer) dengan konsumsi daya yang rendah. LoRa memungkinkan perangkat untuk mentransmisikan data dalam jangkauan yang luas dan tetap efisien dari segi daya.

• LoRaWAN (Long Range Wide Area Network): LoRaWAN adalah protokol komunikasi yang memanfaatkan teknologi LoRa untuk menghubungkan perangkat Internet of Things (IoT) pada jaringan area luas (LPWAN). Protokol ini bertanggung jawab atas manajemen dan pengaturan komunikasi antara perangkat akhir (end-device)dan infrastruktur jaringan, termasuk gateway dan server. LoRaWAN mencakup tiga entitas utama dalam arsitekturnya: perangkat akhir, gateway, dan server

Jadi, kesimpulannya LoRa adalah teknologi modulasi radio yang memungkinkan komunikasi nirkabel dalam jarak yang jauh dengan konsumsi daya rendah. Sementara LoRaWAN adalah protokol komunikasi yang menggunakan teknologi LoRa untuk mengatur komunikasi antara perangkat IoT dan infrastruktur jaringan dalam jaringan area luas.

Kelebihan Teknologi LoRaWAN Dibandingkan Wi-Fi dan Bluetooth

LoRaWAN memiliki beberapa keunggulan dibandingkan dengan teknologi Bluetooth dan Wi-Fi, terutama ketika digunakan dalam konteks Internet of Things (IoT) dan jaringan area luas (LPWAN). Berikut adalah beberapa perbedaan utama:

• Radius Jaringan: Salah satu keunggulan utama LoRaWAN adalah jangkauan yang jauh. LoRaWAN dapat mencakup jarak hingga puluhan kilometer, tergantung pada lingkungan dan penghalang fisik. Di sisi lain, Bluetooth dan Wi-Fiumumnya memiliki jangkauan yang lebih terbatas, terutama ketika digunakan di luar ruangan.

• Konsumsi Daya Rendah: LoRaWAN dirancang untuk bekerja dengan konsumsi daya yang rendah. Perangkat LoRaWAN dapat beroperasi dalam mode hemat daya, memungkinkan masa pakai baterai yang lebih lama dibandingkan dengan perangkat Bluetooth atau Wi-Fi. Ini menjadi keuntungan besar dalam aplikasi IoT yang memerlukan perangkat dengan masa pakai baterai yang panjang dan minim pemeliharaan.

• Integritas Antar Perangkat yang Luas: LoRaWAN dapat dengan mudah diperluas untuk menampung lebih banyak perangkat dalam satu jaringan. Dengan teknologi yang dirancang untuk mendukung banyak perangkat dalam jaringan area luas, LoRaWAN memberikan fleksibilitas yang tinggi. Sementara itu, teknologi seperti Bluetooth dan Wi-Fi memiliki batas dalam jumlah perangkat yang dapat dihubungkan dalam satu jaringan.

• Lebih Efisien Biaya Untuk Infrastruktur Jaringan Berskala Besar: Implementasi LoRaWAN akan lebih hemat biaya daripada infrastruktur nirkabel tradisional seperti Wi-Fi. Jaringan LoRaWAN membutuhkan sedikit infrastruktur dan sumber daya untuk mencakup area yang luas, sehingga menjadi pilihan yang lebih terjangkau, terutama dalam skala besar.

Memilih Modul LoRa untuk Membangun Jaringan LoRaWAN

Modul LoRa di market tersedia dalam beberapa versi, untuk model awal yang sudah dikenal oleh developer biasanya modul - modul LoRa berbasis RFM95. Namun seiring berjalannya waktu, saat ini sudah ada modul LoRa baru berbasis STM32WLE5JC yang sudah dilengkapi fitur - fitur terbaru untuk menyempurnakan modul LoRa generasi awal (RFM95). Beberapa fitur yang disempurnakan antara lain penambahan fitur AT Command, penambahan prosesor ARM Cortex-M4 sebagai core nya, serta penambahan interface yang lebih beragam (UART, I2C, ADC, SPI, dan GPIO).

Jika teman - teman tertarik untuk membuat jaringan LoRaWAN berbasis modul LoRa STM32WLE5JC, berikut beberapa rekomendasi dari kami yang mungkin dapat dipertimbangkan:

1. Wio-E5 Wireless Module

Merupakan versi basic dari modul LoRa STM32WLE5JC. Modul ini hadir dengan bentuk packing berbentuk chip. Sangat cocok bagi teman - teman yang ingin membagun sistem LoRaWAN dengan desain breakout board sendiri. Untuk fiturnya sendiri yaitu tersedia firmware AT Command built-in untuk memudahkan proses pengembangan LoRaWAN, mendukung protokol LoRaWAN Class A/B/C serta support frekuensi EU868 / US915 / AU915 / AS923 / KR920 / IN865. Untuk spesifikasi lengkapnya bisa di cek pada deskripsi di bawah ini.

Spesifikasi

• Core : ARM Cortex-M4 32-Bit, 256 KB FLASH, 64 KB SRAM
• Jarak Transmisi : 10 KM (LoS)
• Modulasi : (G)FSK, BPSK, (G)MSK
• Dimensi : 12 x 12 x 2.5 mm
• Packing : Chip 28 pin SMT
• Tegangan Suplai : 3.3V
• Konsumsi Arus : 111mA maks (transmitter), 6.7mA (receiver), 2.1uA (sleep)
• Output Power : 22dBm maks @ 868 MHz
• Sensitivitas : -135dBm @ 868 MHz
• Antarmuka : RFIO, UART, I2C, ADC, NRST, SPI
• Temperatur Kerja : -40℃ ~ 85℃
• Sertifikasi : FCC & CE

Dapatkan produknya di sini

2. Wio-E5 Mini

Wio-E5 Mini merupakan versi pengembangan dari Wio-E5 Wireless Module. Yang mana pada model ini desain chip package yang ada pada Wio-E5 Wireless Module sudah terintegrasi dengan breakout board rancangan Seeedstudio. Untuk spesifikasi bisa dibilang sama persis, hanya saja telah ditambahkan beberapa fitur tambahan untuk menambah kemudahan pengoperasian dari Wio-E5 Mini. Fitur - fitur yang dimaksud adalah penambahan jack antena, indikator LED, boot & reset button, header untuk memudahkan pemasangan ke protoboard, serta USB type-C sebagai jalur pemrograman modul ke komputer.

        Dapatkan produknya di sini

3. LoRa E5

Merupakan modul LoRa yang masih mengusung chip STM32WLE5JC layaknya pada Wio-E5 Wireless Module maupun Wio-E5 mini. Spesifikasinya masih sama persis dengan kedua modul yang kita bahas di atas, pembedanya apabila dibanding dengan Wio-E5 mini adalah dari segi desain hardware-nya. LoRa E5 mengusung konsep modular ala grove interface, sehingga untuk menghubungkannya ke mikrokontroller kita hanya perlu menggunakan soket GROVE yang tersedia secara plug and play. Untuk pemrograman lewat mikrokontroler dapat dilakukan melalui antarmuka UART. Untuk fitur yang ditambahkan pada modul ini yaitu penambahan soket GROVE, indikator LED, dan wire antenna.

        Dapatkan produknya di sini

Aplikasi LoRaWAN di Dunia Nyata

Pemanfaatan teknologi LoRaWAN secara bertahap sudah mulai digunakan di beberapa negara maju. Jika teman - teman tertarik untuk mendalami sistem jaringan LoRaWAN berikut ini kami lampirkan berapa link aplikasi LoRaWAN di dunia nyata sebagai bahan referensi :

• Solar-Powered Outdoor LoRaWAN Air Quality Monitor
• Low-Power Snow Depth Sensor Monitoring for IoT Smart City Based On Wio-E5 Applied in Norway
• Developed Stream Runoff Monitoring Sensors Using Wio-E5 to Measure The Temperature, Quality and Flow
• Smart City: Wio-E5-based Indoor Air Pollutant Detection Project
• Wio-E5 & ESP32 Powered WiLoBlIno
• Loko: The Tiniest GPS Tracker with Built-In Wio-E5 Module Can Track Any Wild Animals and Drones

Selamat Belajar !!!

All trademarks, company names, product names and trade names are the property of their respective owners. All softwares are copyright by their respective creators and/or software publishers.