SAHA UYGULAMA DEPARTMAN MÜDÜRÜ
LoRaWAN teknolojisi ve bu teknoloji ile geliştirilmiş sensörler, son günlerde oldukça ivmelendi ve popülerlik kazandı. Öncelikle LoRaWAN nedir onu anlayalım daha sonra neden LoRaWAN teknolojisine ihtiyacımız var onun üzerinde duralım.
LoRaWAN yani LPWAN isminden de anlaşılacağı üzere üç ana tema üzerine kurulmuş bir teknolojidir. Bunlar;
- Düşük güç tüketimi (Low Power)
- Geniş kapsama alanı (Wide Area)
- İletişimi oluşturacak bir ağ (Network)
Bu terimleri kısaca açıklayalım, ilk önce ağ kısmından başlayalım. Bir cihazın IoT cihazı haline gelebilmesi için ana şart o cihazın internete bağlanabilmesidir. İnternete bağlanmasını öngördüğümüz milyonlarca cihaz olduğundan dolayı bu kadar cihazı konuşturabileceğimiz bir ağa da ihtiyacımız bulunuyor. Her IoT cihaz üretici kendi ağını kurarsa sistemlerin birbiri ile haberleşmesi ve entegrasyonu
konusunda büyük problemler oluşacaktır. IoT cihaz üreticisi ile ağ sağlayıcıları farklı firmalar olabileceğinden dolayı kurulacak bu ağın küresel standartlara uygun olması gerekiyor.
Bu nedenle en iyi yöntem herkes tarafından kabul edilen uluslararası bir standart olmasıdır. Diğer bir kısmımız geniş kapsama alanı olacaktır. Bir WiFi modülü ile yapılmış bir cihazı göz önünde bulundurduğumuzda bu cihaz evimizdeki WiFi ağına kolaylıkla bağlanabiliyor. Fakat hepimiz biliyoruz ki birkaç oda (duvar) uzaklıkta bulunan WiFi modemimizden yeterli verim alamamaktayız. Bunun sebebi WiFi ağının birkaç metre ile sınırlı olmasıdır. Biz LoRaWAN dediğimizde geniş kapsama alanı diyoruz.
Bu nedenle WiFi gibi birkaç metre değil de çok daha geniş alanları kapsaması gerekiyor. Bu geniş
kapsama alanı her ne kadar bilgisayar, telefon, tabletler için çok gerekli olmasa da bir IoT cihazı için olmazsa olmazlardan biridir. Çünkü gerek evimizin her köşesinde gerek parklarda ve bahçelerde artık akıllı sistemleri görüyoruz. Bu akıllı sistemlerin çoğu IoT cihazları sayesinde yapılabiliyor. Bir diğer
yandan düşündüğümüz zaman arabalarımızda evlerimizde bulunan radyolar çok uzak yerlerden bile sinyal alarak bizlere müzik dinletebiliyor. En ıssız yerlerde bile radyo dinlemek mümkün. Radyo stasyonlarından çok uzak mesafelerde olsak bile radyomuzu dinleyebiliyoruz. Yukarıda bahsettiğimiz geniş kapsama alanı kategorisine aslında bu basit ve uzun yıllardır kullanılan radyo tam olarak giriyor. Fakat istasyonlardaki radyo vericilerine baktığımız zaman hem devasa boyutlarda olduğunu hem de
yayın yaptıkları güçlerin çok yüksek olduğunu görüyoruz. Böylelikle aslında yüksek güç yayınlayarak
uzak mesafelere ulaşmanın geniş bir kapsama alanı oluşturmanın kolay olduğu görünüyor. İşte şimdi üçüncü kısma geliyoruz. Bu kısım düşük güç tüketimi. Eğer pil ile çalışmak istiyorsak, IoT cihazlarımız
bir bağıl enerjiye ihtiyaç duymadan pil üzerinden çalışmasını istiyorsak o zaman çok fazla gücümüzün olmadığını görüyoruz. İşte LoRaWAN teknolojisinin doğuşu bu ikilem üzerinden çıkıyor. Kilometrelerce kapsama alanı istiyoruz fakat çok fazla harcayacak gücümüz yok.
Her iki özellikten de vazgeçmek istemiyorsak ortaya vazgeçebileceğimiz tek bir şey kalmakta o da bant genişliği. Fizik kuralları bize der ki, eğer belirli bir mesafe için radyo (kablosuz) bağlantısı kurmamız gerekirse yayın yaptığımız gücü arttırabilir veya kanalın bant genişliğini düşürebiliriz. Bant genişliği sinyalin aktarılacağı kanalın kapasitesi ile doğrudan ilişkilidir. Bant genişliği arttıkça kanal kapasitesi artar ve daha büyük boyutlu veri daha hızlı gönderilebilir. Bunun tam tersi olarak bant genişliği azaldıkça kanal kapasitesi azalır ve daha düşük boyutlu verileri daha uzun zamanlarda göndermeye başlarız. Mevcut teknolojilere örnek vermek gerekirse WiFi yüksek bir bant genişliğine sahip. Fakat düşük bir menzili vardır. Böylelikle WiFi kullanılarak çok büyük boyutlu veriler gönderilebilir fakat uzak mesafelere gönderilemez. Diğer bir örnek ise cep telefonlarımızda bulunan mobil internettir. Bu sistemlerin menzili birkaç kilometreye kadar ulaşabiliyor.
Fakat hepimiz biliyoruz ki yeni nesil telefonların pil ömürleri pek de uzun değil. Bu da yüksek güç tüketimi olduğu anlamına geliyor. Diğer bir örnek ise Bluetooth teknolojisidir. Bu teknoloji küçük piller ile uzun ömürlerde çalışabiliyor. Bu nedenle akıllı saat vb. cihazlarında görüyoruz. Fakat bu teknolojide de ne yazık ki birkaç metre ileriye veri gönderemiyoruz. Yani tüm bu mevcut teknolojiler IoT cihazlarının
ihtiyaçlarını tam olarak karşılayamıyor. Bildiğimiz üzere bu ihtiyaçlar, düşük güç tüketimi ile geniş alanları kapsamasıydı.
LoRaWAN’ın kendisine ait bir kategorisi vardır. Uzun menzilleri kapsayabilirken bunu çok ama çok düşük güç ve bant genişliği ile yapıyor. Artık LoRaWAN teknolojisinin tam da nerelere uygun olduğunu söyleyebiliriz. Belirtmek gerekirse kesinlikle WiFi teknolojisi ile karşılaştırılmamalı ve bu teknolojiye
alternatif olarak düşünülmemelidir. Kullanım alanı sensör ağlarıdır. Burada kastettiğimiz sensör yüksek
boyutlarda ve gerçek zamanlı veri aktarmayan sensörler olacaktır. Buna örnek vermek gerekirse mobese kamerası görüntüsünü LoRaWAN ağı ile göndermenin pek uygun olmayacağını rahatlıkla görebiliriz. Hem yüksek veri akışı hem de gerçek zamanlı bir veri gönderme sıklığı olacağından dolayı LoRaWAN burada uygun bir seçim olmayacaktır. Fakat tarlada bulunan ekinlerin toprak nem verisini ölçmek istediğinizde işte bu tam olarak LoRaWAN teknolojisi ile yapılabilir. Çünkü toprak nem verisi hem veri boyutu olarak küçüktür hem de saniyeler içerisinde çok fazla değişime uğramaz. Diğer bir örnek ise günlük hayatımızda çok sık kullandığımız kapalı alan otoparklarda bulunan sensörlerdir. Mevcut sistemlerin hepsinde ancak yanına (görüş alanına) gittiğimizde dolu veya boş olduğunu anlayabiliyoruz.
Burada LoRaWAN sensörler kullandığımızda hem uzun yıllar pille çalışabilecek hem çok uzaklara park
yeri durumunu gönderebilecek hem de saniyeler içerisinde park yeri verisi çokça değişmeyeceğinden dolayı LoRaWAN teknolojisi çok uygun bir seçim olacaktır. LoRaWAN teknolojisinde kullanılan frekanslar bölgeden bölgeye farklılık gösterebilir. Bunların en temelleri aşağıdaki şekildedir;
- Avrupa için 868MHz
- Amerika için 915MHz
- Asya için 433MHz
Her bölge için seçilen frekanslar ISM (Industrial, Scientific, Medical) bandında bulunmakla birlikte tamamıyla ücretsizdir. Yani yasal bantlarda yapılan bir LoRaWAN haberleşmesi için kullanıcılar bir yere ücret ödemezler. Tabii bu ücretsiz bandın kullanımı konusunda belli başlı kısıtlamalar mevcuttur. Örneğin Avrupa’da maksimum yayın yapılabilecek güç 25mW’tır. Biraz fazlası da Amerika’da uygulanmaktadır.
“LoraWaN’ın kendisine ait bir kategorisi vardır. Uzun menzilleri kapsayabilirken bunu çok ama çok düşük güç ve bant genişliği ile yapıyor.”
LoRaWAN teknolojisinin en büyük dezavantajı haberleşmenin yapılabilmesi için sensörlerin gönderdiği verileri alan bir yapıya ihtiyaç duymasıdır. Bu yapıya Gateway ve Ağ denilmektedir. Yukarıda bahsettiğimiz tüm örneklerde verilerin alınması için gateway’lere ve bu verilerin ortak bir yerde toplanması için LoRaWAN ağlarına ihtiyaç duyulmaktadır. The Things Network (TTN) en köklü ve eski LoRaWAN ağıdır. Bünyesinde bulunan kullanıcılar kendi gateway’lerini gönüllü olarak sisteme dahil ederler. Böylelikle gateway’in bulunduğu bölgede LoRaWAN haberleşmesine olanak sağlarlar. Bugüne kadar en büyük problem TTN ağının tüm dünyada kapsama alanının az olması ve gönüllülük esası ile kurulan gateway sayısının az olmasıydı. Bu nedenle kullanıcılar IoT cihazları için optimum olmasına rağmen LoRaWAN ağını tercih etmiyorlardı. Fakat son yıllarda ortaya çıkan bir LoRaWAN temelli proje mevcut. Bu projenin adı Helium. Helium kendi sistemi gereği tüm dünyaya LoRaWAN gatewayi kurmayı teşvik etmekte. Böylelikle artık LoRaWAN sistemlerinin kullanılmasını da olanaklı hale getirmektedir. Bu nedenledir ki mevcut sensör üreticileri artık tüm sensörlerin (yapıya uygun olan) LoRaWAN teknolojili halini de üretmeye başladılar. Artık piyasada LoRaWAN sıcaklık & nem sensörü, LoRaWAN basınç sensörü, LoRaWAN CO2 sensörü, LoRaWAN ışık sensörü, LoRaWAN varlık sensörü vb sensör olarak bulunan birçok alternatifin artık LoRaWAN ağı ile çalışabilecek versiyonlarını da bulmak mümkün hale
gelmiştir. Çin menşeili SeeedStudio firması bu zincirin başında gelmektedir. Hem LoRaWAN gateway hem de LoRaWAN sensör çeşidi üreten bir firmadır. Halihazırda ürettiği ve kullanıcıları ile birleştirdiği LoRaWAN gateway ve LoRaWAN sensörlerden birkaç tanesi aşağıdaki gibidir.
