Geolocalizzazione globale con i dispositivi LoRa Edge LR1120

La frammentazione del mercato è un problema significativo che riguarda il lancio di miliardi di dispositivi Internet of Things (IoT). Diverse soluzioni di connettività portano a sistemi multipli con livelli crescenti di complessità, aumentando i costi per aziende che implementino reti globali di grandi dimensioni e complessità. Queste reti possono essere fisse ma incorporano sempre più elementi mobili, per esempio negli stabilimenti produttivi, magazzini, sulle strade o anche in mare.
Lo sviluppo di un singolo chip che supporta l’uso dei dispositivi LoRa® di Semtech sulle bande senza licenza sub-GHz e 2,4 GHz globali, nonché sulla banda-S satellitare, può semplificare notevolmente lo sviluppo e l’implementazione globale dei dispositivi LoRa Edge™ che utilizzano la geolocalizzazione.
Questa capacità di geolocalizzazione consente una vasta gamma di applicazioni di asset management in cui un dispositivo di tracciamento a basso consumo ed economico può trasmettere la sua posizione a un servizio Cloud in modo rapido ed efficiente.
Come per il suo predecessore, l’ultimo dispositivo LoRa Edge LR1120 ha la capacità di effettuare la scansione di pacchetti radio nella banda 2.4GHz, come Wi-Fi, e può accedere ai segnali GNSS (global
navigation satellite service) tra 1.9GHz e 2.2GHz. I dati vengono trasmessi al Cloud tramite un wide area network gateway a basso consumo utilizzando LoRa nelle bande sub-GHz senza licenza. I dispositivi LoRa sono progettati per il funzionamento a basso consumo, consentendo ai tracker di funzionare per lunghi periodi, prolungando la vita utile della batteria.

Per definizione, la geolocalizzazione deve funzionare in tutto il mondo, in particolare nel monitoraggio delle spedizioni di merci e container dall’Asia verso l’Europa e gli Stati Uniti. Le parti attuali vengono utilizzate da molti operatori di rete LoRaWAN® per tracciare le apparecchiature, trasferendo i dati ai database globali per fornire informazioni in tempo reale e approfondimenti attuabili subito che aiutano a ottimizzare le prestazioni della catena di approvvigionamento globale.
Tuttavia, queste bande sono diverse negli Stati Uniti, in Europa e in Cina, il che presenta una ulteriore difficile sfida. Inoltre, potrebbe non esserci un gateway di rete locale disponibile per la connessione che utilizzi LoRa.

Estendendo la connettività di questo singolo chip perchè utilizzi le bande a 2GHz e 2,4GHz, in abbinamento alle connessioni cloud native, gli operatori possono espandere significativamente le loro capacità di geolocalizzazione.
Ora, un’unità tracker può annusare l’ambiente radio locale per determinare la sua posizione e trasmettere dati direttamente a un satellite che gira intorno al globo su LEO (low earth orbit). Diversi operatori stanno lanciando reti satellitari che supportano i dispositivi LoRa utilizzando la banda-S e il più recente firmware nel chip che supporta i nuovi protocolli consente a questi tracker di connettersi direttamente a quei satelliti in qualsiasi parte del mondo siano.

Ciò può semplificare notevolmente l’implementazione della piattaforma di geolocalizzazione ai margini della rete. Un singolo tracker può essere utilizzato in tutto il mondo, semplificando lo stoccaggio e la gestione della rete. L’ on-boarding automatico alla rete è fondamentale quando ci possono essere centinaia di migliaia di tracker utilizzati in tutta la catena di approvvigionamento. Il tracker invia i dati di base al cloud, che esegue i calcoli dei dati. Ciò garantisce che il tracker abbia un consumo minimale di energia per offrire una durata della batteria il più lunga possibile e un approccio che definiremmo “fit and forget” e fornisce le posizioni del tracker a un dashboard accessibile da qualsiasi parte del mondo. L’aggiunta di funzionalità a 2 GHz e 2,4 GHz espande le opportunità IoT. L’attuale banda sub-GHz in Europa limita il tempo disponibile per inviare dati al fine di evitare che un utente possa dominare la banda. L’aggiunta della funzionalità 2,4 GHz offre una maggiore larghezza di banda per diversi tipi di dati da sensore, anche se con una portata più breve
rispetto alle versioni 868MHz e 915MHz e 920MHz sub-GHz. I gateway multibanda ora supporteranno sia il sub-GHz per connessioni su distanze di molti chilometri, sia i collegamenti a 2,4 GHz per una maggiore larghezza di banda e ambienti congestionati.
Lo stesso protocollo che consente la connessione ai satelliti può essere utilizzato anche nella banda affollata dei 2,4 GHz. Con le reti Wi-Fi, Bluetooth, Zigbee e Matter in competizione tra loro per l’accesso, i sensori a basso consumo potrebbero dover faticare per farsi ascoltare. Le funzionalità di LoRa 2.4GHz forniscono velocità di trasmissione dati fino a 100 kbit/s con un intervallo da 200 a 300m in ambienti complessi e densi per fornire in modo affidabile i dati dai sensori. Ciò consente ai sensori di monitorare continuamente lo stato della macchina, programmando in modo predittivo la manutenzione e riducendo i tempi di inattività non programmati. La capacità satellitare multibanda può anche essere utilizzata per garantire la salute e la sicurezza dei lavoratori. Il tracker può infatti monitorare la posizione del personale dislocato in aree remote, in cui non vi sia copertura di rete, senza il rischio di esaurire rapidamente la batteria.

Ciò sta anche guidando l’uso di gateway multibanda con funzionalità LoRa sia sub-GHz che 2,4 GHz.

Un singolo chip utilizzato per applicazioni di tracciamento high volume aumenta la domanda di gateway che coprano bande da 150 a 960 MHz in sub-GHz e 2,4 GHz per reti ad alta larghezza di banda. Ancora una volta, questo aiuta a guidare le economie di scala con un unico gateway che funzioni in tutto il mondo.

Ciò consente la funzionalità multibanda: lo stesso tracker da utilizzare in fabbrica e in magazzino sui 2,4 GHz, su strada e in mare via satellite a 2 GHz, in ambienti commerciali al dettaglio e in domotica o ufficio intelligente tramite sub-GHz. Il tracker può utilizzare reti diverse ma fornisce dati coerenti al cloud, offrendo una visibilità senza precedenti su una catena di approvvigionamento globale.

L’Application Programming Interface (API) può utilizzare il Long Range Frequency Hopping Spread Spectrum (LR FHSS) per la connessione satellitare e per robusti collegamenti a 2,4 GHz, nonché i requisiti di physical layer della specifica standard LoRaWAN rilasciata da LoRa Alliance®. È anche configurabile per diversi requisiti applicativi e protocolli proprietari.

Vista questa flessibilità, la sicurezza diventa una considerazione chiave. Il chip integra un’unità crittografica per supportare l’algoritmo di crittografia AES-128 e gestire i parametri del dispositivo come l’identificatore univoco a 64 bit Extended Unique Identifier (EUI-64) assegnato dal produttore del dispositivo finale e definito da LoRa Alliance.

LoRa Edge LR1120 (in grado di trasmettere e ricevere dati a 2,4 GHz) è pin-compatibile con i componenti di generazione precedente e ha lo stesso consumo energetico per semplificare l’aggiornamento per la geolocalizzazione globale. Un dispositivo può ora essere utilizzato a livello globale in un unico schema che semplifica notevolmente i costi e la gestione dei tracker di geolocalizzazione di tutti i tipi, sia che si tratti di tracciare merci di alto valore lungo la catena di approvvigionamento o che si tratti di garantire la sicurezza dei lavoratori in aree remote.

La combinazione di basso consumo, lunga durata della batteria, connettività multibanda, protocolli robusti e gestione dei dati nativi del cloud nel LoRa Cloud Locator con algoritmi di geolocalizzazione fornisce un potente strumento per monitorare e ottimizzare i casi d’uso dell’IoT che non ha eguali rispetto ad altre soluzioni attualmente disponibili. Un singolo progetto con una durata della batteria di anni anziché settimane riduce drasticamente i costi operativi e fornisce i dati di cui le aziende hanno bisogno per prendere decisioni critiche.