Mari Kita Berkenalan dengan Modul LoRa

Seiring dengan perkembangan teknologi, ada banyak sekali komponen dan modul elektronika yang telah diciptakan. Berbagai sistem di dunia elektronik telah banyak dikembangkan, salah satunya sistem IoT (Internet of Things). salah satu sistem IoT yang populer di jaman sekarang adalah LoRa (Long Range). LoRa banyak digunakan karena memiliki jarak komunikasi yang cukup jauh serta konsumsi daya yang rendah. Dibandingkan dengan modul IoT lainnya, LoRa lebih efisien dalam penggunaan sistem kendali nirkabel atau jarak jauh. Setelah memahami kenapa LoRa sangat populer digunakan, tanpa basa basi lagi mari kita bahas LoRa secara detail.

Apa Itu LoRa?

LoRa merupakan singkatan dari Long Range (Jarak Jauh) yang dikembangkan oleh Semtech Corporation. Teknologi ini adalah teknik modulasi lapisan fisik radio nirkabel yang memanfaatkan sinyal frekuensi radio termodulsi atau bisa juga dikatakan LoRa menggunakan teknologi CSS (Chirp Spread Spectrum) dalam mentransmisikan data. Cara kerja CSS adalah dengan mengubah sinyal menjadi "chirp" atau semacam kicauan yang memiliki frekuensi naik atau turun secara linear/lurus.

Teknologi ini memungkinkan komunikasi yang tahan terhadap gangguan dan meningkatkan jangkauan sinyal tanpa memerlukan daya tinggi. Jarak jangkauan LoRa dapat mencapai hingga 15 km. LoRa dioptimalkan untuk transmisi data berukuran kecil dan tidak sering. Laju datanya berkisar dari 0,3 kbps hingga 50 kbps, tergantung pada faktor-faktor seperti lebar bandwidth dan spreading factor. LoRa juga mendukung Multi-saluran Paralel artinya teknologi ini dapat memproses informasi dari berbagai saluran yang berbeda secara paralel atau bersamaan. LoRa dapat beroperasi pada pita yang berlisensi maupun yang tidak berlisensi (untuk contoh pita berlisensi silahkan cek yang mana saja yang termasuk ISM Bands), ketersediaan pita frekuensi juga tergantung dari wilayanya.

Disamping itu, LoRa juga memungkinkan kita dalam membangun sebuah sistem IoT dengan struktur yang lebih sederhana. Dengan bantuan sistem LoRaWAN, kita bisa membangun berbagai macam sistem otomatisasi seperti Smart City, monitoring lingkungan, pertanian cerdas, pelacakan aset, dan masih banyak lagi yang lainnya. LoRaWAN adalah protokol lapisan MAC (Media Access Control) yang dibangun di atas modulasi LoRa. Ini mendefinisikan arsitektur jaringan dan bagaimana perangkat berkomunikasi dalam jaringan LoRa. LoRaWAN sering digunakan bersamaan dengan LoRa, meskipun LoRa dapat digunakan dengan protokol lain. Intinya, LoRaWAN tidak dapat difungsikan tanpa LoRa dan LoRa dapat berfungsi meski tanpa LoRaWAN.

Pengertian CSS (Chirp Spread Spectrum)

CSS adalah sebuah teknik modulasi jaringan tanpa kabel yang memanfaatkan Chirp/kicauan untuk mentransmisikan data. Chirp itu sendiri merupakan sinyal sinusoidal yang frekuensinya meningkat (Up-Chirp) atau menurun (Down-Chirp) secara linier. Sementara Spread Spectrum artinya sinyal disebarkan melalui bandwidth yang lebih lebar daripada bandwidth minimum yang diperlukan untuk mengirimkan informasi. Hal ini membuat sinyal lebih tahan terhadap gangguan (jamming), serta lebih sulit untuk dideteksi dan dicegat.

Analoginya seperti ini, kamu dan teman kamu sedang berada di ruangan yang sangat ramai. Komunikasi kalian akan terganggu dengan kebisingan yang ada di sekitar, dengan mengeraskan suara yang dimana kamu sedang menyebarkan frekuensi ke spektrum yang luas agar tahan terhadap gangguan. Dan kemudian agar suara yang kamu keluarkan dapat dikenali oleh teman kamu maka kamu akan menaikkan atau menurunkan nada suara kamu secara bertahap. Dengan cara ini teman kamu akan lebih mudah mengenali suara yang kamu kirimkan ke teman kamu.

Sejarah Awal LoRa

Pada awalnya LoRa dikembangkan oleh Cycleo. Cycleo adalah sebuah perusahaan startup asal Grenoble, Prancis, yang didirikan pada tahun 2009 oleh Vincent Sabot. Perusahaan ini fokus pada pengembangan modulasi nirkabel inovatif, terutama berbasis Chirp Spread Spectrum (CSS) untuk komunikasi jarak jauh dan konsumsi daya rendah. Cycleo berkonsentrasi pada pengembangan hak kekayaan intelektual (IP) di sekitar LoRa. Mereka mematenkan teknologi modulasi unik mereka.

Setelah di akuisisi, Cycleo tidak berperan lagi sebagai perusahaan individu. Semua tim dan teknologinya sudah bergabung ke Semtech Corporation. Cycleo merupakan perusahaan kunci sejarah perkembangan LoRa. Meskipun nama Cycleo mungkin tidak lagi sering terdengar, warisan mereka tetap hidup melalui teknologi LoRa yang terus berkembang dan berdampak pada dunia IoT.

Vincent Sabot

Pendiri Cycleo

Untuk info akuisisi Cycleo oleh Semtech Corporation silahkan klik di sini

Cara kerja Chirp Spread Spectrum adalah data yang akan ditransmisikan, dimodulasikan terlebih dahulu kebentuk pulsa "Chirp". Kemudian sinyal pulsa Chirp di sebarkan melalui jaringan nirkabel dengan standar Bandwidth ISM 2,45 GHz. Teknologi ini dapat menghasilkan Bandwidth yang lebih lebar dengan daya yang rendah. Pulsa Chrip yang ditransmisikan tadi diterima oleh perangkat receiver kemudian di demodulasi menjadi data. Proses ini melibatkan korelasi sinyal yang diterima dengan replika lokal dari sinyal chirp.

Gelombang Chirp

Keunggulan CSS Dibanding Modulasi yang Lain

Fitu Utama dari LoRa

• Memiliki sistem komunikasi wireless jarah jauh hingga 15 km

• Konsumsi daya yang rendah, berkisaran 13 mA hingga 15 mA

• LoRa bekerja pada pita frekuensi 433 MHz, 868 MHz (Eropa), 915 MHz (Australia dan Amerika Utara), dan 923 MHz (Asia). Tergantung dari regulasi wilayah masing-masing. Di Indonesia sendiri memiliki standar frekuensi 920 MHz hingga 923MHz. Standar ini diatur oleh kominfo yang dimana hal tersebut telah mengikuti standar frekuensi LoRa yang ditetapka oleh LoRa Alliance.

• Memiliki Channel Band AS923-2

• Tahan terhadap interferensi/gangguan karena memiliki teknik modulasi CSS

• Memiliki kecepatan data yang rendah berkisaran 0,3 kbps hingga 50 kbps sesuai dengan kebutuhan IoT yang hanya mengirim data yang kecil secara berkala

Fitur Lain dari LoRa

• Memiliki kode sumber tertutup/proprietary yang biasanya dimiliki oleh individu atau perusahaan tertentu

• Memiliki geolocation yang memungkinkan mendeteksi keberadaan suatu benda tanpa memakan biaya.

• Dapat beroperasi dengan produk lain atau sistem lain

• Ideal digunakan untuk operator jaringan publik dengan banyak pelanggan

• LoRa dilengkapi dengan end to end enkripsi EES 128

Penggunaan LoRa

Pemanfaatan teknologi LoRa dapat diterapkan di berbagai bidang, seperti :

• Agricultur : Kita dapat memonitoring suhu udara, kelembaban tanah serta kita dapat mengontrol saluran irigasi secara otomatis

• Smart City/Sistem Kota Pintar : contoh penerapannya yaitu, mengontrol lampu jalanan, sistem sensor parkir, dan pemantauan kualitas udara

• Tracking dan Logistik : kita dapat melakukan pemantauan kendaraan, tracking hewan ternak, serta pengiriman barang.

• Pengukuran Pintar : kita bisa mengukur gas, energi dan air secara otomatis

• Industrial IoT : Teknologi ini dapat diterapkan pada pemantauan mesin, deteksi kebocoran, dan sistem alarm jarak jauh.

Pada tahun 2012, Cycleo diakuisisi oleh Semtech Corporation dengan nilai sekitar $5 juta, dan teknologi yang dikembangkan oleh Cycleo menjadi dasar dari LoRa (Long Range). Setelah mengakuisisi Cycleo, Semtech Corporation memimpin dalam pengembangan dan komersialisasi teknologi LoRa. Mereka mengintegrasikan IP LoRa ke dalam produk chip transceiver mereka, yang kemudian menjadi dasar dari ekosistem LoRa. Pada tahun 2015, Semtech Corporation mendirikan sebuah organisasi nirlaba yaitu LoRa Alliance untuk menstandardisasi dan mempromosikan teknologi LoRaWAN secara global.