İkisi çoğu yerde aynı şeymiş gibi kullanılıyor. Değiller ve aradaki fark, projenin bütçesini de takvimini de değiştirebilecek kadar büyük.
Biri radyo, diğeri o radyonun üstündeki kural kitabı
LoRa bir haberleşme tekniğidir. Bitleri havaya nasıl bindireceğinizi tarif eder. Kullandığı yöntem, sinyali dar bir frekansa sıkıştırmak yerine geniş bir banda yayarak gönderiyor. Bunun pratik sonucu şu: sinyal gürültünün altına düştüğü noktada bile çözülebiliyor. Menzilin nereden geldiği burası.
Bedeli de var. Bu yöntem yavaştır; saniyede kilobit mertebesinde veri taşır. LoRa “az veriyi çok uzağa, çok az enerjiyle” götürmek için tasarlanmış bir radyodur.
LoRaWAN ise bir radyo değil. LoRa’nın üstüne oturan bir ağ protokolü. Cihazların ağa nasıl katılacağını, verinin nasıl şifreleneceğini, hangi cihazın ne zaman dinleyeceğini ve sunucunun bunları nasıl yöneteceğini tanımlıyor.
Kaba bir benzetme: LoRa telsizin kendisi, LoRaWAN o telsizle konuşurken uyulan telsiz düzeni. Çağrı sırası, kimlik doğrulaması, kim kimi tekrarlıyor. Telsiziniz olabilir ama düzeniniz olmayabilir.
LoRaWAN kurmadan da LoRa kullanılır
Bu, yazının en çok işe yarayan kısmı olabilir, çünkü sahada en sık atlanan yer burası.
Elinizde on beş ölçüm noktası ve bunları toplayan tek bir merkez varsa, LoRaWAN’a ihtiyacınız olmayabilir. Cihazlar doğrudan merkeze konuşur, protokolü siz belirlersiniz. Sunucu yok, ağ katmanı yok, cihaz yönetim arayüzü yok. Daha az parça, daha az bakım, daha kısa kurulum.
Karşılığında da bir şeyler kaybedersiniz: standart bir güvenlik modeli, cihaz ekleme çıkarma düzeni, aynı paketi birden fazla geçidin duyabilmesi ve zamanla büyüyebilme kabiliyeti. Kendi protokolünüzü kurduğunuz anda bunların hepsini de siz yazacaksınız demektir.
Karar aslında teknik değil, ölçek kararı. Nokta sayısı yirmiyi geçmiyorsa ve bir daha da geçmeyecekse noktadan noktaya kurulum genelde daha akıllıca. Sayı artıyorsa, farklı ekipler cihaz ekleyecekse ya da saha coğrafi olarak yayılacaksa LoRaWAN’ın getirdiği düzen kendini ödetmeye başlıyor.
LoRaWAN aslında ne getiriyor
Mimarisi alışılmışın dışında. Cihaz belirli bir geçide bağlanmıyor. Paketi havaya bırakıyor, o paketi duyan her geçit sunucuya iletiyor, sunucu da kopyaları ayıklayıp tek kayda indiriyor.
Bunun iki sonucu var. Birincisi, geçitler basit birer aktarıcı; akıl sunucuda. İkincisi, bir geçit arızalandığında cihazın haberi bile olmuyor, kapsama alanı içinde başka geçit varsa veri akmaya devam ediyor. Kablolu bir sahada bu davranışı kurmak için ayrıca uğraşmanız gerekirdi.
Güvenlik tarafı protokolün içinde geliyor. Cihaz ağa katılırken iki ayrı anahtar üretiliyor: biri ağ katmanı, biri uygulama verisi için. Ağı işleten taraf, taşıdığı veriyi okuyamıyor. Ağı bir operatörden kiralayacaksanız bu ayrım önemli.
Bir de veri hızını duruma göre ayarlayan bir mekanizma var. Geçide yakın duran cihaz daha hızlı ve daha kısa süre konuşuyor, uzaktaki cihaz yavaşlayıp menzil kazanıyor. Aynı sahadaki iki cihaz aynı ayarla çalışmıyor.
Cihaz sınıfları: pil ömrü ile gecikme arasındaki takas
LoRaWAN’da her cihaz üç sınıftan birine giriyor ve bu seçim doğrudan pil ömrünü belirliyor.
Varsayılan sınıfta cihaz yalnızca kendisi veri gönderdikten hemen sonra kısa bir süre dinliyor. Geri kalan zamanda telsizi kapalı. En az enerji harcayan yöntem bu, ama merkezden cihaza komut göndermek istediğinizde cihazın bir sonraki gönderimini beklemeniz gerekiyor. Günde iki kez veri yollayan bir sayaç için sorun değil; uzaktan kapatmak istediğiniz bir vana için sorun.
İkinci sınıfta geçit düzenli işaretler yayınlıyor ve cihazlar bu işaretlere göre önceden belirlenmiş anlarda dinlemeye açılıyor. Komut gecikmesi öngörülebilir hale geliyor, pil ömrü bir miktar kısalıyor.
Üçüncü sınıfta telsiz neredeyse sürekli açık. Komut anında ulaşıyor ama cihaz artık pille yaşayamıyor, şebekeden beslenmesi gerekiyor.
Bu takas gömülü tarafta da aynen var: kaynak mı, öngörülebilirlik mi. Yazılım tarafındaki karşılığı: Bare-Metal mi, RTOS mu, Gömülü Linux mu?
Kimsenin baştan sormadığı kısıt: yayın süresi sınırı
Avrupa’da ve Türkiye’de kullanılan 868 MHz bandı lisanssız. Yani kimseye abonelik ödemiyorsunuz. Karşılığında bandı paylaşan herkes için bir kural var: bir cihaz zamanın ancak küçük bir yüzdesinde yayın yapabilir.
Bu kısıt, projelerin en geç fark edilen tarafı. “Dakikada bir ölçüm gönderelim” diye başlayan bir tasarım, cihaz sayısı arttıkça bu sınıra çarpıyor ve o noktada ya gönderim sıklığı düşürülüyor ya paket küçültülüyor ya da mimari değiştiriliyor. Üçü de kurulumdan sonra yapıldığında pahalıya patlıyor.
Diğer seçenekler nereye oturuyor
LoRaWAN her uzak nokta problemini çözmüyor. Sahada karşımıza çıkan seçenekler kabaca şöyle ayrışıyor.
NB-IoT ve LTE-M operatör şebekesi üzerinden çalışıyor. Kendi geçidinizi kurmuyorsunuz, cihaza bir hat takıyorsunuz. Bina içine ve bodruma nüfuz etmesi iyi, kapsama operatörün sorunu. Buna karşılık her cihaz için aylık bir aboneliğiniz oluyor ve kapsama olmayan yerde yapabileceğiniz bir şey yok. İkisi arasında LTE-M daha çok veri taşıyor ve hareket halindeki varlıkta daha rahat, NB-IoT ise daha az enerjiyle daha az veri taşıyor.
Sigfox çok küçük paketleri çok uzağa götüren bir operatör ağı. Günlük mesaj sayısı ve paket boyutu sıkı sınırlı, ticari sürekliliği ayrıca değerlendirilmeli.
Zigbee kısa menzilli ama örgü yapılı. Cihazlar birbirinin üzerinden atlayarak menzil kazanıyor. Bina içi, çok sayıda yakın cihazın olduğu kurulumlarda güçlü; açık sahada kilometrelerce mesafede değil.
BLE çok kısa menzil, çok düşük enerji. Varlık etiketi, yakınlık algılama ve telefonla eşleşen ürünler için doğru yerde. Telemetri için değil.
Wi-Fi bol veri taşır ve her yerde altyapısı vardır, ama enerji tüketimi pil ile çalışan bir sensör için fazla yüksek.
Kablolu bağlantı hâlâ birçok yerde en doğru cevap. Sürekli, kritik ve yoğun veri taşıyan bir hatta kabloyu kablosuzla değiştirmek çoğu zaman kazanç değil risk. Tesis içi ağ ayrı bir konu ve orada başka kurallar geçerli: Endüstriyel Haberleşme Çözümleri
Ağ tiplerinin genel resmi için: Ağ İletişimi ve Çeşitleri
Kararı belirleyen dört soru
Teknoloji adlarından önce şunları netleştirmek, listeyi kendiliğinden kısaltıyor.
Veriyi kim taşıyacak? Kendi geçidinizi kurup ağın sahibi olmak mı istiyorsunuz, yoksa operatöre abonelik ödeyip kapsama sorununu devretmek mi. Bu tek soru seçenekleri ikiye bölüyor.
Ne kadar veri, ne sıklıkla? Günde birkaç ölçüm ile saniyede birkaç ölçüm tamamen farklı iki dünya.
Komut gidecek mi? Yalnızca dinliyorsanız iş kolay. Uzaktan bir şeyi açıp kapatacaksanız gecikme ve pil ömrü çakışıyor.
Cihaz nerede duruyor? Bodrumda, metal bir pano içinde, yeraltında ve açık arazide aynı teknoloji aynı sonucu vermiyor. Katalog menzili ile sahada ölçülen menzil arasındaki fark, bu işte en çok yanılan yerdir.
Bu soruların cevabı çıktıktan sonra teknoloji seçimi zaten daralıyor. Biz de keşifte önce bunları oturtuyoruz, sonra donanıma karar veriyoruz. Kartı ve firmware’i kendimiz geliştirdiğimiz için seçim katalogla sınırlı kalmıyor: Elektronik ve Gömülü Sistemler
Bir örnek üzerinden
Not: Aşağıdaki örnek gerçek bir müşteriye ait değildir; sahada sık karşılaşılan durumlardan oluşturulmuş bir senaryodur.
Bir su idaresi, şehre yayılmış kuyu ve terfi merkezlerindeki debi ile basınç değerlerini merkezden görmek istiyor. Noktalar birbirinden uzak, çoğunda şebeke elektriği var ama bir kısmı bodrum katta ve beton içinde.
İlk teklif her noktaya birer hat takmak yönünde geliyor. Nokta sayısı yüzü aştığında aylık abonelik kalemi tek başına projenin en büyük işletme gideri haline geliyor ve beton içindeki noktalarda kapsama tutmuyor.
İkinci yaklaşımda şehre birkaç geçit konuyor ve noktalar LoRaWAN ile bağlanıyor. Abonelik kalemi geçit sayısına iniyor. Beton içindeki noktalarda ise anten dışarı alınıyor. Ama uzaktan vana kapatma isteği çıkınca o noktaların sınıfı değişiyor ve pil ile çalışamayacakları görülüyor; şebekeden beslenen noktalarda sorun yok, olmayanlarda ölçüm noktası izlemeye devam ediyor, kumanda kapsam dışında bırakılıyor.
Karar burada tek bir teknoloji seçmek değil, sahayı ikiye ayırmak oluyor. Kablosuz projelerde bu olağan bir sonuç.
Sık sorulan sorular
LoRa ile LoRaWAN aynı şey mi?
Değil. LoRa sinyalin havada nasıl taşındığını tanımlayan radyo tekniği, LoRaWAN ise onun üstüne kurulan ağ protokolü. LoRa kullanıp LoRaWAN kullanmamak mümkün, tersi mümkün değil.
LoRaWAN için lisans ya da abonelik gerekiyor mu?
868 MHz bandı lisanssız, frekans için ödeme yapmıyorsunuz. Kendi geçidinizi kurarsanız abonelik de olmuyor. Hazır bir operatör ağı kullanacaksanız o ayrı bir ticari anlaşma.
Menzil gerçekten kilometrelerce oluyor mu?
Açık arazide uzun mesafeler mümkün, şehir içinde ve bina içinde bu ciddi biçimde düşüyor. Katalog rakamı ideal koşulu anlatır. Gerçek menzil sahada ölçülür, hesapla kestirilmez.
Kaç cihaz bağlayabilirim?
Sınır cihaz sayısından çok, her cihazın ne sıklıkla konuştuğuyla ilgili. Seyrek konuşan çok sayıda cihaz rahat çalışır, sık konuşan az sayıda cihaz aynı sahayı daha çabuk doldurur.
Bağlantı koptuğunda veri kayboluyor mu?
Kurulum doğru tasarlandıysa kaybolmuyor. Saha tarafında tampon tutulup bağlantı geri geldiğinde aktarım tamamlanabiliyor. Bunu baştan istemek gerekiyor, sonradan eklemek zor.
NB-IoT mu LoRaWAN mı daha iyi?
Böyle bir üstünlük sıralaması yok. Dağınık ve az sayıda noktada operatör hattı daha pratik olabiliyor; yoğun ve aynı bölgede toplanmış noktalarda kendi ağınızı kurmak hem işletme gideri hem bağımsızlık açısından öne çıkıyor.
Mevcut sensörlerimi kullanabilir miyim?
Çoğu durumda kullanılabiliyor. Sensörün çıkışını okuyup kablosuz tarafa aktaran bir katman ekleniyor. Ayrıntı: Sensör ve IoT Gateway Entegrasyonu
Veri merkeze geldikten sonra ne oluyor?
Orası ayrı bir iş. Alarm kuralları, eşikler, raporlar ve kumanda yetkileri bu tarafta kuruluyor: Uzaktan İzleme ve Kontrol
Sahanız nasıl dağılmış? Nokta sayısını, aralarındaki mesafeyi ve her noktadan ne sıklıkla veri almak istediğinizi paylaşın; hangi teknolojinin işinizi göreceğini, nerede geçit gerekeceğini ve neyin pille çalışıp neyin çalışmayacağını birlikte çıkaralım. Tüm başlıklar için: IoT Çözümleri
