Rewolucja dalekiego zasięgu IoT: Jak LoRaWAN zmienia inteligentne miasta i gospodarstwa

Cicha rewolucja w łączności miasta i gospodarstwa

Wyobraź sobie latarnie uliczne, które automatycznie dostosowują się, aby oszczędzać energię, lub uprawy, które informują rolników, kiedy potrzebują wody – wszystko to dzięki sieci bezprzewodowej, która rozciąga się na wiele kilometrów i działa na małych bateriach przez lata. To jest obietnica LoRaWAN (Long Range Wide Area Network), energooszczędnej technologii sieci IoT, która po cichu zasila inteligentne miasta i inteligentne gospodarstwa na całym świecie. W ciągu ostatnich kilku lat LoRaWAN stał się wiodącą platformą Internetu Rzeczy (IoT), z ponad 350 milionami urządzeń i czujników podłączonych na całym świecie na połowę 2024 roku lora-alliance.org. Eksperci branżowi przewidują, że do 2030 roku LoRaWAN pomoże przekroczyć liczbę 3,5 miliarda połączeń IoT o niskim poborze mocy, umożliwiając prawdziwie „masowy IoT” na skalę globalną lora-alliance.org. Ten raport zagłębia się w to, jak działa LoRaWAN, dlaczego ma przewagę nad innymi technologiami i jak jest wdrażany od ulic miast po wiejskie pola – zmieniając zarządzanie ruchem, gospodarkę odpadami, nawadnianie, monitoring zwierząt hodowlanych i wiele więcej w tym procesie.

„LoRaWAN ugruntował swoją pozycję jako podstawowa i wiodąca na rynku technologia LPWAN… Realizujemy wizję Masowego IoT i szybko skalujemy wdrożenia.” – Alper Yegin, CEO LoRa Alliance (2024) lora-alliance.org

Czym jest LoRaWAN? Architektura i kluczowe cechy

LoRaWAN to otwarty protokół i architektura sieci zaprojektowana do łączenia urządzeń o niskim poborze mocy i dużym zasięgu z internetem. Bazuje na LoRa (skrót od „Long Range”), technologii modulacji radiowej wynalezionej przez firmę Semtech. Mówiąc prosto, LoRa to specjalna metoda sygnału radiowego – wykorzystująca modulację rozprzestrzenioną – która pozwala małym urządzeniom przesyłać dane na kilka kilometrów przy minimalnym zużyciu energii tektelic.com. LoRaWAN to protokół komunikacyjny i architektura systemu działająca na bazie radia LoRa, definiująca, jak urządzenia dołączają do sieci, jak dane są szyfrowane i jak serwery sieciowe zarządzają danymistatetechmagazine.com.

Architektura sieci: LoRaWAN wykorzystuje topologię gwiazdy gwiazd. Małe bezprzewodowe czujniki („węzły końcowe”) w terenie wysyłają dane przez radio LoRa do pobliskich bram (nazywanych także stacjami bazowymi). Te bramy to proste urządzenia przekaźnikowe – przekazują dane z czujników przez internet lub inny łącznik do centralnego serwera sieciowego statetechmagazine.com. Serwer sieciowy uwierzytelnia urządzenia, filtruje zduplikowane pakiety i kieruje dane do odpowiednich serwerów aplikacji, które wykorzystują te informacje (na przykład pulpit miasta inteligentnego lub aplikacja rolnika do sterowania nawadnianiem). Taka architektura pozwala jednej bramie obsługiwać tysiące urządzeń, a wiele bram może zapewnić nakładający się zasięg z wbudowaną redundancją iotforall.com. Co ważne, urządzenia LoRaWAN nie łączą się z jedną, stałą bramą – zamiast tego transmisja dowolnego urządzenia może zostać odebrana przez dowolną bramę LoRaWAN w zasięgu, co maksymalizuje szanse na pomyślne dostarczenie i umożliwia pokrycie dużych obszarów.

Niskie zużycie energii i duży zasięg: Jak sugeruje nazwa, LoRaWAN jest zoptymalizowany pod kątem bardzo dużego zasięgu i niskiego poboru mocy. Dzięki bardzo czułym odbiornikom LoRa, brama LoRaWAN może odbierać sygnały czujników z urządzeń oddalonych o wiele kilometrów – do 2–3 km w gęstych obszarach miejskich (z budynkami) i 15 km lub więcej na otwartych terenach wiejskich statetechmagazine.com, atomsenses.com. W idealnych warunkach Semtech podaje, że łącza LoRa osiągają 30 mil (48 km) w linii prostej na terenach wiejskich statetechmagazine.com. To znacznie przewyższa zasięg Wi-Fi czy Bluetooth, a nawet większości sygnałów komórkowych, umożliwiając pokrycie całego miasta lub farmy przy użyciu zaledwie kilku bram. Tymczasem urządzenia LoRaWAN zużywają bardzo mało energii: przez większość czasu pozostają w stanie uśpienia i budzą się tylko, by przesłać małe pakiety danych. Typowy czujnik LoRaWAN zasilany baterią może działać przez 5 do 10 lat na jednej baterii tektelic.com – to kluczowa zaleta w zastosowaniach takich jak zdalne czujniki polowe czy parkometry, gdzie częsta wymiana baterii byłaby niepraktyczna.

Otwarty standard i bezpieczeństwo: LoRaWAN to otwarty standard, utrzymywany przez LoRa Alliance (organizację non-profit zrzeszającą ponad 500 firm członkowskich). W rzeczywistości LoRaWAN został oficjalnie zatwierdzony jako globalny standard przez Międzynarodowy Związek Telekomunikacyjny (ITU) pod koniec 2021 roku iotforall.com, co podkreśla jego międzynarodową adopcję. Protokół ma wbudowane zabezpieczenia wykorzystujące szyfrowanie end-to-end AES-128 dla wszystkich wiadomości oraz uwierzytelnianie urządzeń, aby zapobiec podszywaniu się statetechmagazine.com. Obsługuje także kluczowe wymagania IoT, takie jak komunikacja dwukierunkowa (dzięki czemu urządzenia mogą zarówno wysyłać dane z czujników, jak i odbierać polecenia) oraz usługi mobilności i lokalizacji urządzeń (np. śledzenie przybliżonej lokalizacji zasobów za pomocą sygnałów radiowych) statetechmagazine.com. Te cechy sprawiają, że LoRaWAN nadaje się do szerokiej gamy scenariuszy IoT, zapewniając jednocześnie bezpieczeństwo danych.

Nielicencjonowane pasmo: LoRaWAN działa w nielicencjonowanych pasmach ISM – tym samym rodzaju darmowego pasma, z którego korzysta Wi-Fi czy piloty do bram garażowych – zazwyczaj w okolicach częstotliwości sub-GHz, które dobrze się rozchodzą. Typowe pasma to 868 MHz w Europie, 915 MHz w Ameryce Północnej oraz podobne zakresy w Azji i innych regionach statetechmagazine.com. Ponieważ jest to pasmo nielicencjonowane, każdy może założyć sieć LoRaWAN bez kupowania licencji na pasmo. Różne regiony mają własne regulacje dotyczące transmisji (na przykład Europa nakłada limit cyklu pracy urządzeń do 1%, aby uniknąć przeciążenia). LoRaWAN dostosowuje się poprzez parametry regionalne, aby spełniać lokalne przepisy, a LoRa Alliance współpracuje z regulatorami, by harmonizować wykorzystanie pasma – nawet rozszerzając LoRaWAN na nowe obszary, takie jak łącza satelitarne IoT (wykorzystując satelity jako przekaźniki LoRaWAN) poprzez koordynację pasma dla sieci nieterestrialnych lora-alliance.org.

Jak LoRaWAN wypada na tle innych technologii IoT

LoRaWAN należy do klasy sieci szerokopasmowych o niskim poborze mocy (LPWAN), obok alternatyw takich jak Sigfox, NB-IoT/LTE-M (komórkowy IoT) i innych. Co wyróżnia LoRaWAN?

• Ultra-długi zasięg: W porównaniu z technologiami bezprzewodowymi krótkiego zasięgu (Wi-Fi, Zigbee, Bluetooth), zasięg LoRaWAN jest o rzędy wielkości większy. Pojedyncza bramka LoRaWAN może pokryć całe miasto lub dziesiątki kilometrów kwadratowych statetechmagazine.com, podczas gdy Wi-Fi lub Zigbee mogą obejmować budynek lub przecznicę. Nawet IoT komórkowe (NB-IoT) zazwyczaj ma zasięg ograniczony przez rozmieszczenie wież; LoRaWAN pozwala dowolnemu podmiotowi wdrożyć stację bazową dalekiego zasięgu tam, gdzie jest to potrzebne. To sprawia, że jest idealny do rozległych wdrożeń, takich jak farmy i duże miasta, gdzie potrzebne jest jednolite pokrycie, w tym miejsca podziemne lub trudno dostępne, które mogą być pominięte przez sieci komórkowe iotforall.com. Silna penetracja sygnału LoRa pozwala dotrzeć do czujników w piwnicach, studzienkach czy gęsto zabudowanych budynkach, z którymi sieci o wyższej częstotliwości mają trudności iotforall.com.
• Niskie zużycie energii = Długa żywotność baterii: Urządzenia LoRaWAN są zoptymalizowane pod kątem minimalnego poboru mocy. Nadają z niskimi przepływnościami i przez większość czasu pozostają w trybie uśpienia. To pozwala na żywotność baterii sięgającą nawet dekady w terenie tektelic.com. Dla porównania, moduły komórkowe (nawet NB-IoT) często zużywają więcej energii z powodu narzutu sieciowego, a radia krótkiego zasięgu, takie jak Wi-Fi, są całkowicie niepraktyczne do pracy na baterii przez wiele lat. Jedna analiza wykazała, że czujniki LoRaWAN oferują 3 do 7 razy lepszą żywotność baterii niż porównywalne alternatywy LPWAN iotforall.com. Dłuższa żywotność baterii przekłada się bezpośrednio na niższe koszty utrzymania – co ma ogromne znaczenie przy skalowaniu do tysięcy czujników. Jak ujął to jeden z CIO smart city, „Nie chcemy, żeby to dziś było błyszczącą nowinką, a jutro ciężarem” w kontekście utrzymania iotforall.com – to kryterium, w którym niskie wymagania LoRaWAN w zakresie konserwacji naprawdę się wyróżniają.
• Opłacalna implementacja: Ponieważ LoRaWAN działa w wolnym paśmie i infrastruktura sieciowa (bramki i serwery) może być własnością i być obsługiwana przez użytkownika lub stronę trzecią, koszty są bardzo elastyczne. Miasto lub rolnik mogą wdrożyć własną prywatną sieć LoRaWAN stosunkowo tanio (urządzenie bramkowe może kosztować kilkaset dolarów) lub wykupić subskrypcję jednej z wielu publicznych usług sieci LoRaWAN. Nie ma potrzeby wykupywania drogiego licencjonowanego pasma ani abonamentu komórkowego dla każdego urządzenia. W porównaniu z IoT opartym na sieciach komórkowych, LoRaWAN oferuje „elastyczne, niskokosztowe budowanie sieci” oraz swobodę budowania prywatnych, społecznościowych lub hybrydowych sieci w zależności od potrzeb iotevolutionworld.com, iotforall.com. W rzeczywistości LoRaWAN obsługuje roaming i połączenia między sieciami, więc urządzenia mogą płynnie przechodzić między zasięgiem prywatnym a publicznym iotforall.com. Ta elastyczność sprzyja konkurencji i innowacjom – jak zauważa LoRa Alliance, bycie otwartym standardem stworzyło dużą społeczność dostawców i pomaga miastom uniknąć uzależnienia od jednego dostawcy iotforall.com.
• Przepływność danych w porównaniu z alternatywami: Kompromisem LoRaWAN za duży zasięg jest niskie tempo przesyłu danych – zazwyczaj tylko od 0,3 kbps do około 50 kbps w zależności od ustawień radiowych (współczynnik rozpraszania). Jest przeznaczony do małych, rzadkich pakietów danych, takich jak odczyty z czujników, a nie do przesyłania wideo czy szybkich danych. Pod względem przepustowości jest to podobne do Sigfox i NB-IoT. Jednak LoRaWAN obsługuje adaptacyjne prędkości przesyłu danych i oferuje nawet pewne możliwości lokalizacyjne bez GPS (poprzez pomiar czasu sygnału w wielu bramkach). Technologie takie jak Sigfox są ultra-wąskopasmowe i ściśle ograniczone pod względem liczby wiadomości, podczas gdy LoRaWAN pozwala na bardziej elastyczne planowanie wiadomości i większe rozmiary ładunków. W porównaniu do 5G czy Wi-Fi, LoRaWAN nie konkuruje pod względem prędkości – wygrywa pod względem zasięgu, zużycia energii i prostoty w zadaniach IoT.

Podsumowując, LoRaWAN jest często właściwym narzędziem dla masowych sieci czujników, które muszą obejmować duże obszary tanio i przy minimalnym zużyciu energii. „LoRaWAN ma szereg zalet w porównaniu z konkurencyjnymi technologiami IoT, takimi jak sieci komórkowe, Wi-Fi i Bluetooth” – zauważa jeden z analityków IoT, wskazując na jego duży zasięg, wydajność energetyczną, niskie koszty i bezpieczeństwo iotevolutionworld.com. Nie jest to zamiennik dla sieci o dużej przepustowości, ale do podłączania tysięcy rozproszonych urządzeń – czujników smart city, liczników, trackerów, monitorów rolniczych – LoRaWAN trafia w punkt, w który niewiele innych technologii potrafi.

Aplikacje Smart City: LoRaWAN w życiu miejskim

W nowoczesnych inteligentnych miastach LoRaWAN stał się preferowanym rozwiązaniem do łączenia infrastruktury miejskiej i usług. Jego zdolność do pokrycia całych gmin przy minimalnym nakładzie sprzętu i budżetu czyni go idealnym dla samorządów lokalnych, które chcą więcej osiągnąć dzięki danym. Raport branżowy Beecham Research z 2024 roku wyróżnił LoRaWAN jako „opłacalną, skalowalną i zrównoważoną łączność” dla inteligentnych miast, odpowiadającą na wyzwania takie jak zanieczyszczenie, korki, gospodarka odpadami i efektywność energetyczna telconews.in. Przyjrzyjmy się, jak LoRaWAN umożliwia te zastosowania:

• Inteligentne oświetlenie uliczne: Miasta na całym świecie modernizują się, wdrażając inteligentne latarnie uliczne, które dostosowują się do warunków – przyciemniają się w godzinach niskiego ruchu, zgłaszają awarie i oszczędzają energię. LoRaWAN doskonale nadaje się do sterowania tysiącami lamp ulicznych rozmieszczonych w mieście. Na przykład Montevideo, Urugwaj wdraża jeden z największych na świecie projektów inteligentnego oświetlenia ulicznego LoRaWAN, łącząc 70 000 latarni na obszarze 200 km² actility.com. W Montevideo wybrano LoRaWAN ze względu na niski całkowity koszt, bezpieczny zasięg i długą żywotność baterii w kontrolerach actility.com. Nowe latarnie mają zmniejszyć zużycie energii nawet o 80% i stworzyć ogólnomiejską sieć LoRaWAN, którą można rozszerzyć na inne usługi actility.comactility.com. W Indiach i na Bliskim Wschodzie Tata Communications w podobny sposób połączyła setki tysięcy latarni ulicznych przez LoRaWAN w ramach ostatnich inicjatyw smart city talkingiot.io. Dzięki zastosowaniu łączności dalekiego zasięgu miasta unikają konieczności okablowania każdej lampy lub polegania na sieci komórkowej – kilka bram na wieżach lub budynkach może obsłużyć całe miasto świateł. Korzyścią są ogromne oszczędności energii (jeden z raportów szacuje, że globalnie inteligentne oświetlenie uliczne może zaoszczędzić miastom 15 miliardów dolarów na rachunkach za energię, zastępując oświetlenie działające non stop iotforall.com) oraz proaktywna konserwacja, ponieważ każda lampa może zgłosić, czy działa, czy żarówka jest przepalona.
• Inteligentne zarządzanie odpadami: Te publiczne kosze na śmieci i kontenery, które widzisz w miastach, również mogą stać się inteligentniejsze dzięki LoRaWAN. Bezprzewodowe czujniki poziomu napełnienia mogą powiadamiać miejskie służby oczyszczania, gdy kosze są prawie pełne, dzięki czemu śmieciarki mogą optymalizować trasy odbioru i unikać przepełnionych pojemników. Rozwiązanie to zostało z powodzeniem przetestowane w takich miejscach jak Holandia – w holenderskich miastach „inteligentne kosze” z czujnikami LoRaWAN sygnalizują, kiedy wymagają opróżnienia, co pozwala śmieciarkom omijać w połowie puste pojemniki i ograniczać niepotrzebne kursy actility.com. Efektem są niższe koszty paliwa, mniej ruchu i zanieczyszczeń z samochodów śmieciarek oraz czystsze ulice. Nawet duże firmy zajmujące się gospodarką odpadami wdrażają IoT: na przykład Suez wykorzystuje trackery LPWAN na pojemnikach i śmieciarkach, aby uzyskiwać dane w czasie rzeczywistym o ilości zbieranych odpadów actility.com. Dzięki dalekiemu zasięgowi, nawet podziemne pojemniki na odpady lub te w parkach mogą być objęte systemem bez konieczności instalowania lokalnej sieci Wi-Fi. Niektóre gminy poszły o krok dalej, instalując inteligentne kosze domowe, które ważą śmieci i raportują udział w recyklingu – LoRaWAN może łączyć je w całych dzielnicach, umożliwiając rozliczenia „płać za to, co wyrzucasz” lub programy motywacyjne actility.comactility.com. Wszystko to przekłada się na czystsze i bardziej efektywne miasta.
• Zarządzanie ruchem i parkowaniem: Miejskie korki i braki miejsc parkingowych to bolączki, które IoT może pomóc złagodzić. Czujniki LoRaWAN są wbudowywane w miejsca parkingowe, aby wykryć, czy miejsce jest wolne czy zajęte, przesyłając te dane do aplikacji, które prowadzą kierowców do wolnych miejsc. Miasta takie jak Los Angeles i Paryż testowały takie systemy (niektóre wykorzystujące LoRaWAN, inne alternatywne LPWAN). Inicjatywa Cisco Smart Cities zauważa, że LoRaWAN jest idealny do czujników parkingowych, a nawet do śledzenia pojazdów miejskich lub zasobów w terenie statetechmagazine.com. W jednym z amerykańskich miast (Opelika, Alabama) urzędnicy wykorzystali LoRaWAN, aby objąć zasięgiem obszar o powierzchni 52 mil kwadratowych i połączyć różne czujniki – w tym detektory wzdłuż torów kolejowych, które monitorują wycieki niebezpiecznych gazów w pobliżu zatłoczonej linii kolejowej statetechmagazine.com. Dzięki zaledwie 7 antenom LoRaWAN Opelika pokryła całe miasto, co w przypadku technologii o krótszym zasięgu wymagałoby „setek punktów dostępowych Wi-Fi” statetechmagazine.com. W przypadku sygnalizacji świetlnej LoRaWAN może być używany do monitorowania szafek sterujących lub nawet bezprzewodowej synchronizacji świateł. Miasto Calgary w Kanadzie zainstalowało czujniki oparte na LoRa do monitorowania przepływu ruchu i hałasu w popularnych dzielnicach rozrywkowych, aby lepiej zarządzać korkami i skargami na hałas tektelic.com. Wszystkie te przykłady pokazują, jak niskokosztowa sieć dalekiego zasięgu może poprawić mobilność miejską i zmniejszyć zatłoczenie, zbierając dane w czasie rzeczywistym z całej sieci transportowej.
• Monitorowanie środowiska i odporność na zmiany klimatu: Wiele miast wdraża obecnie sieci czujników środowiskowych – mierzących jakość powietrza (poziomy zanieczyszczeń), jakość wody w rzekach, poziom hałasu, temperaturę, wilgotność, a nawet promieniowanie czy monitorowanie powodzi. LoRaWAN jest często wykorzystywany w tych zastosowaniach, ponieważ czujniki mogą być rozmieszczone na całym obszarze miasta – na dachach, słupach ulicznych, w kanałach, parkach – i nadal przesyłać dane do centralnego systemu. Na przykład, systemy monitorowania zanieczyszczenia powietrza oparte na LoRa zostały wdrożone do śledzenia jakości powietrza w miastach w czasie rzeczywistym tektelic.com. Czujniki powodziowe i deszczomierze w miejskich systemach ostrzegania przed powodzią również często korzystają z LoRaWAN, ponieważ mogą znajdować się w odległych korytach strumieni lub być rozmieszczone wzdłuż cieków wodnych, ale muszą przekazywać na czas alerty do miejskich służb ratunkowych. Otwarty protokół LoRaWAN obsługuje nawet niskoprądowe lokalizatory GPS, które miasta wykorzystują do śledzenia zasobów (np. monitorowania rowerów miejskich lub śledzenia ruchu miejskiej fauny czy zwierząt domowych) statetechmagazine.com. Ponieważ LoRaWAN może geolokalizować urządzenia na podstawie sygnału radiowego, możliwe jest śledzenie obiektów bez konieczności wyposażania każdego urządzenia w energochłonny moduł GPS – sieć może przybliżyć lokalizację urządzenia, porównując czas sygnału w wielu bramkach. Technika ta jest wykorzystywana do śledzenia infrastruktury miejskiej, a nawet inteligentnych obroży dla zwierząt domowych lub zwierząt gospodarskich w miastach statetechmagazine.com.
• Inteligentne opomiarowanie mediów: Jednym z kluczowych zastosowań LoRaWAN w inteligentnych miastach jest podłączanie liczników mediów – wody, gazu i energii elektrycznej. Przedsiębiorstwa użyteczności publicznej w wielu krajach dodają łączność IoT do liczników, aby umożliwić automatyczny odczyt i lepsze zarządzanie popytem. LoRaWAN, jako „bezpieczna, klasy operatorskiej” opcja łączności lora-alliance.org, została wybrana przez wiele przedsiębiorstw do wdrożeń na dużą skalę. Na przykład miasta we Francji i Niemczech wdrożyły dziesiątki tysięcy wodomierzy LoRaWAN, które raportują zużycie co godzinę, umożliwiając szybsze wykrywanie wycieków i dokładniejsze rozliczenia. Publiczny operator energetyczny w Hamburgu (Stromnetz Hamburg) zbudował ogólnomiejską sieć LoRaWAN głównie do podopomiarowania i inteligentnego zarządzania energią w budynkach resources.lora-alliance.org. Ponieważ sygnały LoRa mogą docierać do liczników w piwnicach lub podziemnych studzienkach, doskonale nadają się do infrastruktury mediów. Jedna stacja bazowa LoRaWAN może zbierać dane z tysięcy wodomierzy na terenie dzielnicy, drastycznie obniżając koszty odczytu liczników. Dodatkowo, po zbudowaniu sieci na potrzeby opomiarowania, można ją ponownie wykorzystać do obsługi innych czujników miejskich przy minimalnych kosztach – budując kompleksową sieć inteligentnego miasta. To „wykorzystywanie istniejącej infrastruktury LoRaWAN do wielu zastosowań” jest częstym motywem w miastach: na przykład sieć oświetlenia ulicznego w Montevideo została celowo zaplanowana jako infrastruktura wielofunkcyjna, która może obsługiwać gospodarkę odpadami, wodę i inne aplikacje smart city przez te same bramki LoRaWAN actility.com.

Te przykłady to zaledwie wierzchołek góry lodowej. Od bezpieczeństwa publicznego (podłączanie hydrantów i alarmów) przez inteligentne budynki (monitorowanie HVAC i obecności) po systemy ostrzegania przed katastrofami (czujniki trzęsień ziemi lub osuwisk), LoRaWAN okazał się elastycznym „systemem nerwowym” inteligentnego miasta. „Urządzenia LoRa i otwarty protokół LoRaWAN umożliwiają inteligentne aplikacje IoT, które rozwiązują jedne z największych wyzwań stojących przed naszą planetą: zarządzanie energią, ograniczanie zużycia zasobów naturalnych, kontrolę zanieczyszczeń, efektywność infrastruktury, zapobieganie katastrofom i wiele innych,” zauważa Semtech, twórca LoRa statetechmagazine.com. W istocie, LoRaWAN daje miastom praktyczny sposób na zbieranie danych wszędzie – zamieniając latarnie, autobusy, kontenery na śmieci i kanały w źródła informacji – bez nadwyrężania budżetu czy gruntownej przebudowy istniejącej infrastruktury.

„Rosnące zapotrzebowanie na rozwiązania smart city napędzane jest urbanizacją oraz koniecznością zrównoważonego rozwoju… W obliczu wyzwań takich jak zanieczyszczenie, korki, gospodarka odpadami i efektywność energetyczna, wdrożenie technologii IoT opartych na LoRaWAN może ułatwić lepsze zarządzanie zasobami i poprawić jakość życia mieszkańców.” – Alper Yegin, CEO LoRa Alliance (2024) telconews.in

Inteligentne rolnictwo: LoRaWAN na farmie

Z dala od miejskiej dżungli, LoRaWAN robi furorę także w sektorze rolniczym, wprowadzając erę „inteligentnego rolnictwa” lub rolnictwa precyzyjnego. Gospodarstwa i rancza często obejmują rozległe, odległe tereny, gdzie łączność jest ograniczona, a poprowadzenie zasilania lub kabli internetowych jest niewykonalne. Bezprzewodowa łączność dalekiego zasięgu LoRaWAN oraz energooszczędna konstrukcja idealnie nadają się do łączenia pól, szklarni i pastwisk z cyfrowym światem. Jak mówi jeden z ekspertów IoT w rolnictwie, „IoT ma przenieść przyszłość rolnictwa na wyższy poziom”, a LoRaWAN jest kluczowym czynnikiem tej rewolucji actility.com. Oto kilka sposobów, w jakie LoRaWAN jest wykorzystywany na farmach:

• Monitorowanie gleby i upraw: Być może najbardziej przełomowym zastosowaniem jest użycie czujników wilgotności gleby i czujników klimatycznych na polach w celu optymalizacji nawadniania i zdrowia upraw. Dzięki umieszczeniu w glebie niewielkich sond połączonych z LoRaWAN, rolnicy mogą uzyskiwać w czasie rzeczywistym odczyty wilgotności na różnych głębokościach, temperatury gleby, a nawet poziomu składników odżywczych. Dane te trafiają do panelu sterowania, z którego można zarządzać systemami nawadniania. Na przykład, rolnicy mogą zobaczyć, które części pola są suche i podlewać tylko tam, gdzie to potrzebne, oszczędzając ogromne ilości wody i energii. W Australii rolnicy uprawiający na dużych obszarach wykorzystali czujniki wilgotności gleby i pogody LoRaWAN, aby zwiększyć efektywność zużycia wody i poprawić plony atomsenses.com. Winnice w Europie i na Bliskim Wschodzie zainstalowały sieci czujników LoRaWAN, aby monitorować mikroklimat w różnych blokach winorośli – dane takie jak wilgotność, zwilżenie liści i temperatura – co pozwala lepiej zarządzać nawadnianiem, a nawet przewidywać choroby. W Château Kefraya w Libanie rozległa winnica nawiązała współpracę z firmami technologicznymi, aby wdrożyć czujniki LoRaWAN na winoroślach i w glebie, automatyzując zbieranie danych, które wcześniej odbywało się ręcznie i żmudnie actility.com. Winiarze zgłosili, że to podejście IoT pomogło poprawić jakość winogron i podejmować decyzje, kiedy i ile nawadniać, co przełożyło się na lepszą produkcję wina przy niższych kosztach actility.com.
• Inteligentne systemy nawadniania: Powiązane z monitorowaniem gleby jest automatyczne sterowanie nawadnianiem z wykorzystaniem LoRaWAN. Inteligentne sterowniki nawadniania mogą odbierać dane z czujników gleby LoRaWAN i odpowiednio otwierać lub zamykać zawory (lub wysyłać powiadomienia na telefony rolników). W pilotażowym projekcie w gaju oliwnym w Europie, platforma nawadniania oparta na LoRaWAN wykazała znaczną redukcję zużycia wody przy jednoczesnym utrzymaniu plonów sciencedirect.com. Duży zasięg LoRaWAN jest tu kluczowy, ponieważ jedna brama na silosie gospodarstwa może komunikować się z czujnikami gleby rozmieszczonymi na setkach hektarów. Firmy wprowadziły na rynek siłowniki zaworów z obsługą LoRaWAN oraz sterowniki pomp, które pozwalają rolnikom zdalnie zarządzać harmonogramami podlewania. Jest to niezwykle przydatne w regionach borykających się z niedoborem wody – podlewając tylko wtedy i tam, gdzie to potrzebne, rolnictwo staje się bardziej zrównoważone. Studium przypadku w Azji dotyczące uprawy ryżu na polach zalewowych wykorzystało czujniki LoRaWAN do wdrożenia naprzemiennego zalewania i osuszania (AWD), praktyki oszczędzającej wodę, co pozwoliło osiągnąć niższe zużycie wody, a nawet zmniejszyć emisję metanu z pól ryżowych resources.lora-alliance.org. Niski koszt czujników LoRaWAN sprawia, że możliwe jest wyposażenie nawet dużych, niskomarżowych gospodarstw w dziesiątki czujników i siłowników, co byłoby zbyt kosztowne w przypadku urządzeń komórkowych.
• Śledzenie i zdrowie zwierząt hodowlanych: Hodowcy bydła wdrażają LoRaWAN, aby mieć oko na swoje stada. Tradycyjna hodowla mogła wymagać dojazdu na odległe pastwiska, by znaleźć i sprawdzić bydło – ale teraz inteligentne kolczyki i obroże mogą przesyłać lokalizację GPS zwierzęcia, a nawet dane biometryczne za pośrednictwem LoRaWAN. W Holandii gospodarstwa mleczne używają obroży LoRaWAN do monitorowania lokalizacji i aktywności każdej krowy, co pomaga rolnikom wykrywać problemy zdrowotne (np. krowa mniej się porusza z powodu choroby) i efektywniej zarządzać wypasem atomsenses.com. Ponieważ sygnały LoRa mogą pokryć całe gospodarstwo z jednej anteny na wzgórzu, krowy mogą swobodnie się poruszać i pozostawać w zasięgu. W Australii i USA kilka startupów oferuje systemy śledzenia bydła oparte na LoRa, gdzie zasilane energią słoneczną bramy LoRaWAN na farmie przekazują pozycje setek oznakowanych zwierząt do platformy w chmurze. To nie tylko oszczędza czas (koniec z godzinami poszukiwań zaginionych sztuk), ale także poprawia dobrostan zwierząt – rolnicy otrzymują powiadomienia, jeśli zwierzę się nie porusza (możliwy uraz) lub opuściło wyznaczony teren. Duży zasięg LoRaWAN, nawet w pagórkowatym lub zalesionym terenie, to ogromna zaleta przy śledzeniu zwierząt na odległych pastwiskach, gdzie zasięg komórkowy jest słaby. A tagi mogą mieć wieloletnią żywotność baterii, w przeciwieństwie do obroży GPS, które mogą wymagać ładowania co tydzień. Poza dużymi zwierzętami hodowlanymi, LoRaWAN jest również wykorzystywany w hodowli drobiu i trzody chlewnej do monitorowania warunków w budynkach: czujniki mierzą temperaturę, wilgotność, poziom amoniaku i paszy w czasie rzeczywistym, ostrzegając rolników o wszelkich problemach w kurnikach lub chlewniach, co przekłada się na lepsze zdrowie i wydajność zwierząt resources.lora-alliance.org.
• Stacje klimatyczne i pogodowe: Gospodarstwa rolne są bardzo wrażliwe na warunki pogodowe. LoRaWAN obsługuje różnorodne stacje pogodowe i czujniki mikroklimatu, które można rozmieścić na polach uprawnych, aby dostarczać hiper-lokalne dane. Stacje te mogą mierzyć opady, prędkość wiatru, promieniowanie słoneczne i inne parametry oraz przesyłać raporty bezprzewodowo. Na przykład, plantacja cytrusów może mieć czujniki przymrozków LoRaWAN, które wysyłają alerty, gdy temperatura w sadzie zbliża się do zera, dzięki czemu rolnik może uruchomić środki ochrony przed przymrozkami. Posiadając własną sieć czujników pogodowych LoRa, rolnicy nie są całkowicie zależni od odległych, rządowych danych meteorologicznych – otrzymują informacje o warunkach bezpośrednio ze swoich pól, co umożliwia bardziej precyzyjne decyzje dotyczące sadzenia, zbiorów czy oprysków. Integracja pogodowa LoRaWAN może również zasilać dane do systemów automatycznych; np. jeśli wykryte zostaną silne wiatry, wdrożenie drona może zostać odłożone, a jeśli wykryte zostaną intensywne opady, harmonogramy nawadniania mogą się dostosować. Ponieważ LoRaWAN może objąć zasięgiem całą posiadłość, dodanie kolejnych czujników pogodowych jest proste i nie wymaga żadnych opłat abonamentowych. To demokratyzuje dane, których pozyskanie kiedyś było kosztowne.
• Monitorowanie zasobów i sprzętu: Nowoczesne gospodarstwa mają wiele ruchomych elementów – traktory, maszyny, zbiorniki paliwa, silosy, chłodnie itp. LoRaWAN jest wykorzystywany do śledzenia sprzętu rolniczego (za pomocą jednostek GPS na traktorach lub kombajnach) oraz do monitorowania stanu zasobów gospodarstwa. Na przykład, czujniki na zbiornikach paliwa mogą raportować poziom paliwa, aby dostawy były realizowane na czas. Silosy zbożowe wyposażone w czujniki poziomu LoRaWAN pozwalają rolnikom zdalnie sprawdzać ilość zmagazynowanego zboża oraz czy warunki (temperatura/wilgotność) są bezpieczne, aby zapobiec zepsuciu resources.lora-alliance.org. Istnieją nawet monitory uli LoRaWAN, które śledzą warunki wewnątrz uli, aby poprawić zarządzanie zapylaniem resources.lora-alliance.org. Ogólną korzyścią w rolnictwie są oszczędności pracy – jeszcze kilka dekad temu wiele informacji o gospodarstwie pochodziło z fizycznych inspekcji pól lub ręcznego zapisywania danych. Teraz sieć czujników LoRaWAN może zautomatyzować ten proces zbierania danych. Rolnicy mogą podejmować decyzje oparte na danych z tabletu lub telefonu, koncentrując ograniczoną siłę roboczą na obszarach wymagających największej uwagi. W rezultacie gospodarstwa korzystające z LoRaWAN odnotowały wyższe plony, niższe koszty nakładów i bardziej efektywne operacje atomsenses.com.

„Byłem zaskoczony, jak bardzo IoT – zwłaszcza LoRaWAN – pomogło inżynierom winiarskim poprawić jakość wina, a tym samym produkcję wina. IoT ma szansę wynieść przyszłość rolnictwa i upraw na wyższy poziom.” – Maher Choufani, kierownik projektu IoT w inteligentnej winnicy w Libanie actility.comactility.com

Wzrost popularności LoRaWAN w rolnictwie jest częścią szerszego trendu w kierunku rolnictwa precyzyjnego, gdzie każda kropla wody i każda roślina są mierzone w celu optymalizacji wzrostu i zrównoważonego rozwoju. Zdolność LoRaWAN do łączenia najbardziej odległych zakątków gospodarstwa, z urządzeniami działającymi na baterii przez całe sezony, otwiera drzwi do rolnictwa opartego na danych na dużą skalę. Od małych gospodarstw rodzinnych po dużych producentów przemysłowych, wielu obecnie testuje lub wdraża systemy LoRaWAN – często przy wsparciu rządowych grantów na inteligentne rolnictwo lub inicjatyw producentów żywności mających na celu poprawę efektywności łańcucha dostaw. Technologia ta udowadnia swoją wartość poprzez zwiększanie plonów, ograniczanie marnotrawstwa (wody, nawozów, paliwa) oraz zapewnianie rolnikom spokoju ducha, którzy mogą „widzieć” całą swoją działalność na pierwszy rzut oka. Krótko mówiąc, LoRaWAN pomaga wyeliminować część odwiecznego zgadywania w rolnictwie i zastępuje je twardymi danymi, dostępnymi z dowolnego miejsca dzięki chmurze.

Globalna adopcja, kluczowi gracze branżowi i trendy polityczne

Dynamika LoRaWAN nie ogranicza się do kilku zaawansowanych technologicznie miast czy gospodarstw – rozwinęła się w globalny fenomen IoT z szerokim ekosystemem firm i inicjatyw publicznych. Według LoRa Alliance w 2024 roku sieci LoRaWAN działają w ponad 170 krajach, obejmując wdrożenia przez ponad 170 głównych operatorów telekomunikacyjnych oraz niezliczone sieci prywatne lora-alliance.org. Ta sekcja przedstawia głównych graczy napędzających rozwój LoRaWAN oraz środowisko regulacyjne i polityczne kształtujące jej wykorzystanie.

Sojusz branżowy i główne firmy: LoRa Alliance (założony w 2015 roku) odgrywa kluczową rolę w koordynowaniu standardu i ekosystemu. Zrzesza setki firm członkowskich – od producentów układów scalonych i urządzeń, po operatorów sieci i platformy chmurowe. Semtech Corporation, która opracowała technologię radiową LoRa, jest kluczowym członkiem założycielem, ale do inicjatywy dołączyło wielu innych. Do znaczących firm w ekosystemie LoRaWAN należą:

• Semtech: Producent układów i modułów LoRa, które są wbudowywane w czujniki i bramki. Praktycznie strażnik technologii LoRa (choć obecnie udziela licencji innym producentom układów), Semtech jest orędownikiem LoRaWAN dla łączności IoT. Ich układy można znaleźć we wszystkim – od inteligentnych pułapek na myszy po przemysłowe liczniki.
• Operatorzy sieci: Wielu wyspecjalizowanych operatorów sieci IoT zbudowało sieci LoRaWAN. Na przykład, Senet w USA prowadzi jedną z największych publicznych sieci LoRaWAN, obejmującą ponad 1 300 miast i 55 milionów ludzi w 29 stanach iotevolutionworld.com. Everynet to kolejny operator, prowadzący sieci LoRaWAN klasy operatorskiej w Europie, Azji i obu Amerykach (sieć Everynet obejmuje dziesiątki krajów; niedawno została przejęta przez szwedzką firmę Netmore, tworząc globalnego operatora LoRaWAN w 17 krajach rcrwireless.com). Tradycyjne firmy telekomunikacyjne również przyjęły LoRaWAN: na przykład Orange i Bouygues Telecom we Francji byli jednymi z pierwszych, którzy wdrożyli ogólnokrajową sieć LoRaWAN około 2016 roku; Tata Communications w Indiach uruchomiła ogromną sieć LoRaWAN obejmującą setki miast w ramach indyjskiej inicjatywy Smart City Mission tatacommunications.com. SK Telecom i KT w Korei Południowej, Swisscom w Szwajcarii, KPN w Holandii oraz MachineQ firmy Comcast w USA to inne przykłady dużych operatorów, którzy uruchomili usługi LoRaWAN. Obecnie istnieją dziesiątki publicznych operatorów LoRaWAN; w rzeczywistości LoRa Alliance naliczyło 166 operatorów sieci LoRaWAN na świecie pod koniec 2024 roku iotforall.com.
• Sieci społecznościowe: LoRaWAN ma także oddolny charakter. The Things Network (TTN) to globalna, napędzana przez społeczność sieć, w której wolontariusze instalują bramki i bezpłatnie udostępniają zasięg. TTN rozpoczęło działalność w Amsterdamie i rozprzestrzeniło się na cały świat, pokazując siłę otwartej społeczności IoT. Innym przykładem, który przyciągnął uwagę mediów, jest Helium, „Sieć Ludzi”, która zastosowała model z zachętami kryptowalutowymi: osoby prywatne instalują hotspoty LoRaWAN i zarabiają kryptowalutę, gdy ich bramka obsługuje ruch urządzeń. W szczytowym momencie w 2021 roku Helium odnotowało eksplozję wdrożeń – liczba hotspotów wzrosła z 7 000 do ponad 175 000 hotspotów w 123 krajach w ciągu około roku iotevolutionworld.com – co uczyniło ją jedną z największych sieci LoRaWAN pod względem zasięgu. (Helium od tego czasu zmieniło kierunek i zintegrowało się z innymi sieciami, takimi jak Senet iotevolutionworld.com, ale zaprezentowało nowatorski, zdecentralizowany model budowy sieci.) Te sieci społecznościowe uzupełniają wdrożenia komercyjne i często wypełniają luki w zasięgu, wspierając innowacje poprzez umożliwienie każdemu eksperymentowania z IoT przy niskich kosztach.
• Dostawcy rozwiązań i integratorzy: Istnieje rozwijający się rynek firm oferujących kompleksowe rozwiązania LoRaWAN dla określonych branż. Na przykład Actility (Francja) dostarcza platformę ThingPark – serwer sieciowy i rozwiązanie do zarządzania siecią LoRaWAN – i współpracuje z operatorami oraz przedsiębiorstwami na całym świecie. Actility zasilała projekty takie jak wdrożenie oświetlenia w Montevideo oraz ogólnokrajowe sieci w Australii actility.com. TeKTELIC (Kanada) to główny producent stacji bazowych i czujników LoRaWAN, często wykorzystywanych w projektach dla branży użyteczności publicznej i miast. MultiTech, Kerlink, Laird Connectivity oraz Cisco produkują sprzęt bramkowy LoRaWAN. Po stronie urządzeń, liczne firmy takie jak Decentlab, Dragino, Digital Matter, Microchip, Murata (i wiele innych) projektują czujniki, moduły i trackery LoRaWAN do różnych zastosowań. Nawet duże marki są użytkownikami końcowymi LoRaWAN: firmy logistyczne wykorzystują LoRaWAN do śledzenia zasobów w łańcuchach dostaw, firmy z branży naftowej i gazowej monitorują rurociągi i zbiorniki, a sieci handlowe i spożywcze wdrożyły LoRaWAN do monitorowania obiektów. W 2024 roku LoRa Alliance odnotował, że firmy takie jak Starbucks, Volvo, Chevron, Chick-fil-A i Logitech wykorzystują LoRaWAN w swojej działalności lora-alliance.org – co świadczy o tym, jak bardzo technologia ta stała się powszechna w przedsiębiorstwach IoT.

Inicjatywy w infrastrukturze publicznej: Rządy i agencje publiczne również wspierają LoRaWAN na różne sposoby. Unia Europejska wspierała testowe platformy IoT i programy finansowania obejmujące wdrożenia LoRaWAN dla inteligentnych miast i rolnictwa w krajach członkowskich. Na przykład kilka projektów badawczych UE wykazało zastosowanie LoRaWAN do monitorowania środowiska na obszarach wiejskich (monitorowanie lasów, bioróżnorodności itp.). W India rządowy program Smart Cities Mission zachęcał miasta do wykorzystywania IoT do poprawy jakości życia w miastach; ogólnokrajowa sieć LoRaWAN firmy Tata Communications była częściowo zgodna z tą misją i obecnie łączy liczne projekty miejskie – od oświetlenia ulicznego po inteligentne parkowanie telconews.in. W China LoRaWAN był wykorzystywany w sieciach miejskich (choć państwowy NB-IoT dominuje na tym rynku, niektóre chińskie miasta nadal wdrażają LoRaWAN do określonych prywatnych zastosowań, takich jak parki przemysłowe czy sieci kampusowe). Australia i Nowa Zelandia wdrożyły rządowo finansowane strefy rolnicze IoT, gdzie LoRaWAN pomaga rolnikom testować nowe technologie. Natomiast w Stanach Zjednoczonych, choć nie istnieje ogólnokrajowa sieć LoRaWAN, władze miejskie takich miast jak Los Angeles, Chicago i Nowy Jork prowadziły pilotażowe programy z LoRaWAN, np. do monitorowania powodzi czy zarządzania odpadami, często we współpracy ze startupami. Względna przystępność LoRaWAN sprawia, że jest on atrakcyjny dla sektora publicznego: miasto może wdrożyć dedykowaną sieć IoT za ułamek kosztów rozbudowy łączności komórkowej lub przewodowej o podobnej funkcjonalności.

Jednym z godnych uwagi trendów politycznych jest dążenie do współdziałania i koegzystencji sieci IoT. Historia LoRaWAN i jej niegdysiejszego konkurenta Sigfox jest tego ilustracją. Sigfox (proprietarna sieć LPWAN wykorzystująca technologię ultra-wąskopasmową) był kiedyś równoległym ekosystemem, ale po problemach finansowych operatorzy Sigfox (obecnie pod firmą UnaBiz) faktycznie dołączyli do LoRa Alliance w 2023 roku i zaczęli pracować nad połączeniem technologii Sigfox „0G” z sieciami LoRaWAN rcrwireless.com. W rzeczywistości UnaBiz i partnerzy integrują protokoły Sigfox na układach LoRa i łączą zasięg LoRaWAN i Sigfox w zintegrowanych ofertach actility.com. Wskazuje to na konsolidację w przestrzeni LPWAN: LoRaWAN stał się de facto de facto standardem dla nielicencjonowanych LPWAN, a nawet dawni konkurenci dostosowują się do niego. Tymczasem po stronie pasma licencjonowanego operatorzy komórkowi nadal promują NB-IoT i LTE-M dla IoT. Jednak zamiast wyboru „albo-albo”, wielu widzi przyszłość komplementarną – LoRaWAN do określonych zastosowań i sieci prywatnych, komórkowy IoT do innych. Warto zauważyć, że LoRaWAN wyprzedza w integracji z usługami satelitarnymi IoT: do 2024 roku co najmniej trzy firmy (takie jak Lacuna Space i Wyld Networks) oferowały łączność LoRaWAN z kosmosu, skutecznie zamieniając satelity w orbitujące bramy LoRaWAN, aby dotrzeć do odległych obszarów lora-alliance.org. Regulatorzy (za pośrednictwem takich organów jak ITU i krajowe agencje telekomunikacyjne) pracują nad przydzieleniem pasma dla tych satelitarnych łączy IoT, aby urządzenie LoRa mogło bezproblemowo łączyć się przez satelitę, gdy znajdzie się poza zasięgiem naziemnym lora-alliance.org. To nieterestrialne rozszerzenie może znacznie zwiększyć zasięg w scenariuszach morskich, dzikiej przyrody i reagowania kryzysowego – i to LoRaWAN jest na czele w porównaniu z innymi technologiami LPWAN.

Jeśli chodzi o politykę widma, ponieważ LoRaWAN korzysta ze współdzielonych pasm, kładzie się nacisk na uczciwe użytkowanie i zarządzanie zakłóceniami. Sam protokół LoRaWAN został zaprojektowany tak, aby był „grzeczny” w eterze: wykorzystuje adaptacyjne prędkości transmisji danych, aby zminimalizować czas zajęcia pasma, a w regionach takich jak Europa przestrzega limitów cyklu pracy. W USA stosuje się do przepisów FCC dotyczących urządzeń z rozpraszaniem widma przez przeskakiwanie częstotliwości. Jak dotąd nie pojawiły się poważne przeszkody regulacyjne dla LoRaWAN – wręcz przeciwnie, regulatorzy doceniają, że stymuluje innowacje w IoT bez potrzeby nowych przydziałów widma. Dalszy rozwój może skłonić do wprowadzenia bardziej sformalizowanych wytycznych, ale LoRa Alliance posiada Regulatory Working Group właśnie po to, by współpracować z regulatorami i zapewniać zgodność oraz harmonizację widma lora-alliance.org.

Opinie ekspertów i perspektywy na przyszłość

Wchodząc w rok 2025 i kolejne lata, panuje zgodność w branży, że LoRaWAN będzie nadal odgrywać kluczową rolę w skalowaniu Internetu Rzeczy. Rok 2024 został określony jako „przełomowy rok dla transformacji cyfrowej i szerokiej adopcji IoT” przez CEO LoRa Alliance, Alpera Yegina lora-alliance.org, a wzrost LoRaWAN to odzwierciedla. Członkowie Alliance zgłosili dwucyfrowe tempo wzrostu wdrożeń; na przykład Actility zwiększyło liczbę zarządzanych urządzeń o 50% do 4 milionów, The Things Industries osiągnęło 2,7 miliona urządzeń (również 50% wzrost rok do roku), a Zenner (firma zajmująca się inteligentnym opomiarowaniem) przekroczyła 9 milionów wdrożonych urządzeń LoRa lora-alliance.org. Te liczby sygnalizują zdrowy i rozwijający się ekosystem.

Analitycy uważają, że LoRaWAN jest dobrze przygotowany na przyszłość IoT. Prognoza firmy Omdia dotycząca ponad 3,5 miliarda połączeń LPWAN do 2030 roku lora-alliance.org podkreśla ogromną skalę oczekiwanej adopcji IoT, a LoRaWAN jest wskazywany jako główny motor tego wzrostu. „LoRaWAN staje się niezbędnym elementem w rozwoju inteligentniejszych środowisk miejskich,” zauważył Robin Duke-Woolley, szef Beecham Research, dodając, że LoRaWAN jest już wykorzystywany w coraz szerszym zakresie miejskich zastosowań we wszystkich regionach telconews.in. Innymi słowy, to nie jest technologia niszowa – ma szerokie zastosowanie, od europejskich stolic po miasta krajów rozwijających się, od zaawansowanych technologicznie fabryk po skromne rodzinne gospodarstwa.

Jednym z powodów optymizmu ekspertów jest wszechstronność i społeczność LoRaWAN. Rzadko spotyka się technologię, która jest jednocześnie gotowa dla przedsiębiorstw (wdrażana przez operatorów i firmy z listy Fortune 500) i oddolna (budowana przez hobbystów i startupy). Ta różnorodność napędza innowacje. Sam standard się rozwija: nadchodzące ulepszenia usprawnią wdrażanie urządzeń (czyniąc je niemal plug-and-play), umożliwią aktualizacje oprogramowania przez sieć (co jest kluczowe w miarę starzenia się flot urządzeń IoT) oraz zwiększą integrację z platformami danych IoT. LoRa Alliance pracuje także nad specyfikacjami dla IPv6 over LoRaWAN i innymi ramami interoperacyjności, aby zapewnić łatwe połączenie sieci LoRaWAN z szerszą infrastrukturą internetu.

Z punktu widzenia technologii możemy spodziewać się, że LoRaWAN w najbliższych latach zostanie wzmocniony przez edge computing i AI. Na przykład, inteligentne miasto może używać algorytmu AI na serwerze sieciowym do wykrywania anomalii w danych z czujników (takich jak nagły wzrost przepływu wody wskazujący na pęknięcie rury) i automatycznego wysyłania alertów. LoRaWAN zapewnia zasilanie danymi i zasięg; warstwa inteligencji może działać na tej podstawie. Podobnie w rolnictwie, uczenie maszynowe może analizować strumienie danych z czujników LoRa, aby przewidywać choroby upraw lub optymalizować harmonogramy nawożenia. Łączność jest tylko narzędziem – prawdziwy wpływ wynika z wniosków i działań opartych na tych danych.

Kolejnym trendem jest sieć hybrydowa. LoRaWAN nie istnieje w izolacji; są scenariusze, w których sieć LoRaWAN może być połączona z backendem sieci 5G (na przykład, używając 5G do przesyłu danych między bramkami a chmurą), lub gdzie urządzenia mogą używać LoRaWAN jako głównego połączenia, ale w razie potrzeby przełączać się na sieć komórkową. Organizacje standaryzujące pracują nad konwergencją, aby różne sieci IoT mogły współpracować. Fakt, że LoRaWAN jest otwartym standardem, ułatwia integrację z platformami chmurowymi (AWS IoT, Azure IoT itd. obsługują LoRaWAN przez partnerów), a nawet z innymi protokołami (widzimy firmy oferujące połączone rozwiązania LoRaWAN + BLE lub LoRaWAN + Wi-Fi, każde wykorzystywane tam, gdzie sprawdza się najlepiej).

Jeśli chodzi o politykę, jednym z obszarów do obserwowania jest to, jak regulatorzy będą traktować napływ urządzeń IoT. Bezpieczeństwo to duże wyzwanie – miliardy podłączonych czujników oznaczają potencjalne powierzchnie ataku, jeśli nie są odpowiednio zarządzane. Silne szyfrowanie i proces wdrażania LoRaWAN to dobry punkt wyjścia, ale interesariusze prawdopodobnie będą dążyć do jeszcze bardziej zaawansowanych ram bezpieczeństwa (wzmianka Alliance o „PKI dla uproszczonego wdrażania urządzeń” sugeruje działania na rzecz zapewnienia, by wdrożenia IoT były zarówno bezpieczne, jak i przyjazne użytkownikowi lora-alliance.org). Dodatkowo, zrównoważony rozwój może stać się tematem dyskusji: IoT może oszczędzać energię (np. poprzez ograniczenie zużycia oświetlenia ulicznego i precyzyjne nawadnianie), ale oznacza też mnóstwo urządzeń w terenie. Na szczęście urządzenia LoRaWAN, wydłużając żywotność baterii do lat i umożliwiając lepsze zarządzanie wodą, pozytywnie wpływają na cele środowiskowe. Wraz z rozwojem IoT można spodziewać się większej dyskusji na temat e-odpadów i recyklingu baterii – to obszary, w których urządzenia o długiej żywotności mają przewagę.

Podsumowując, dotychczasowa historia LoRaWAN to opowieść o pragmatycznym sukcesie: znalazł lukę (łączność dalekiego zasięgu, niskie zużycie energii) i wypełnił ją lepiej niż ktokolwiek inny, będąc rozwiązaniem opartym na współpracy i otwartości. Miasta wdrażające LoRaWAN obserwują namacalne poprawy w usługach i efektywności – od Barcelony po Mumbaj, rzeczywiste wdrożenia obniżają koszty i poprawiają jakość życia. Rolnicy od Kalifornii po Queensland osiągają wyższe plony i spokój ducha, wyposażając swoje pola i stada w czujniki LoRaWAN. I to prawdopodobnie dopiero początek. Jak podsumowano w jednym z raportów o inteligentnych miastach z 2024 roku, „potencjał jest bardzo duży” dla LoRaWAN w innowacjach miejskich telconews.in. Podobnie, potencjał jest ogromny w obszarach wiejskich i przemysłowych. Dzięki dynamicznemu ekosystemowi i przyspieszającej adopcji, LoRaWAN jest gotowy pozostać kręgosłupem rewolucji IoT – cicho łącząc urządzenia na całym świecie, jeden pakiet dalekiego zasięgu na raz.

Źródła:

• LoRa Alliance – „LoRaWAN Expanded Market Leadership” (2024 End of Year Report) lora-alliance.org
• TelcoNews (TechDay) – „LoRaWAN report highlights smart city technology benefits” (Nov 2024) telconews.in
• StateTech Magazine – „LoRa and LoRaWAN: How the Technology Helps Smart Cities” (Jan 2020) statetechmagazine.com
• IoT For All (LoRa Alliance) – „Why LoRaWAN is the Right Choice for Smart Cities” (Dec 2024) iotforall.com
• Actility Blog – „Urugwaj wdroży jeden z największych projektów inteligentnego oświetlenia ulicznego LoRaWAN” (Feb 2022) actility.com
• Actility Blog – „W libańskiej winnicy LoRaWAN poprawia jakość wina” (2018) actility.com
• Blog Tektelic – „Jak LoRaWAN zmienia miasta” (2021, aktualizacja 2024) tektelic.com
• Blog Tektelic – „Jak LoRaWAN może zaoszczędzić pieniądze rolnikom i zwiększyć plony” (2021, aktualizacja 2024) tektelic.com
• Blog Atomsenses – „Jak LoRaWAN zmienia rolnictwo” (lipiec 2024) atomsenses.com
• IoT Evolution World – „Partnerstwo Senet i Helium rozszerza dostęp do LoRaWAN” (wrzesień 2021) iotevolutionworld.com