Desain Lora untuk Jaringan Mesh

Oleh ;  Mochammad Haldi Widianto

 

 LoRaWAN adalah tumpukan protokol terbuka yang diusulkan oleh LoRa Alliance dan digunakan untuk jaringan LoRa publik yang digunakan oleh operator jaringan. Ini mendefinisikan topologi jaringan dan kontrol akses menengah (MAC) di atas lapisan fisik LoRa. Tiga komponen utama jaringan LoRaWAN adalah end-node LoRa, gateway, dan server jaringan. Gambar. 1 menunjukkan topologi jaringan LoRaWAN. End-node LoRa berkomunikasi dengan gateway menggunakan lapisan fisik LoRa. Gateway terhubung ke server jaringan melalui IP-backhaul dengan throughput tinggi, seperti Ethernet atau jaringan seluler. Paket relay gateway secara transparan antara end-node LoRa dan server jaringan. Tidak seperti sistem seluler konvensional, tidak ada inisial prosedur pencarian gateway di node akhir, dan setiap node adalah tidak terkait dengan gateway tertentu.

Gambar 1. Jaringan LoRa Mesh

Sebuah paket dari node tertentu dikirim ke server jaringan melalui beberapa gateway. Server jaringan men-decode paket-paket duplikat yang di-relay dari beberapa gateway dan memilih paket terbaik yang dapat diandalkan. Jika perlu, server jaringan mengirimkan kembali pengakuan ke node akhir melalui gateway yang sesuai. Uplink LoRaWAN mencapai perolehan dan penyerahan keragaman untuk node akhir seluler secara implisit. Skenario kerja LoRaWAN mengasumsikan kondisi awal bahwa terdapat cukup gateway yang terencana dengan baik sehingga setiap node dapat mencapai satu atau beberapa gateway dalam satu hop komunikasi LoRa. Perencanaan sel yang optimal mungkin tidak menjadi masalah untuk jaringan publik yang dijalankan oleh operator jaringan. Namun, untuk jaringan ad-hoc pribadi yang dijalankan sementara (misalnya, di bidang konstruksi), penerapan jaringan harus sederhana, andal, dan skalabel. Faktanya, ada banyak kasus penggunaan di mana jaringan pribadi lebih disukai daripada jaringan publik yang memerlukan langganan dan biaya bulanan untuk setiap node.

Dalam topologi LoRaWAN, komunikasi langsung tidak didukung antara node LoRa. Setiap komunikasi node-to-node harus melalui server jaringan melalui transmisi twogateway. Di LoRaWAN, tidak ada skema akses ganda untuk mencegah tabrakan antara paket yang datang dari node akhir, sedangkan akses berganda carrier-sense (CSMA) digunakan dalam jaringan nirkabel konvensional, seperti 802.11, untuk mengurangi laju tabrakan. Kapasitas tautan LoRaWAN berkurang menjadi Aloha murni ketika sejumlah besar transmisi node terjadi secara bersamaan.

Gambar 2 menunjukkan situs penyebaran. Ada lebih dari 600 sensor suhu pipa api di area seluas 2,3 km. 4,8 km. Dalam lingkungan seperti ini, sulit untuk menemukan situs yang memadai untuk instalasi gateway. Karena gangguan radio yang parah dan variasi saluran, kami mengkonfigurasi ulang jalur perutean secara berkala. Jaringan mesh LoRa yang diusulkan berhasil.

Gambar 2. Jaringan mesh LoRa untuk perlindungan pembekuan pipa air api di pabrik besar.

 

REFERENSI

Heon Huh, Jeong Yeol Kim “ LoRa-based Mesh Network for IoT Applications,” 2019 IEEE 5th World Forum on Internet of Things (WF-IoT). Dept. of Mechatronics Engineering, Korea Polytechnic University, Siheung, Korea