Progetto di un sistema di comunicazioni Wireless Long-Range con LoRa32 – Parte 1

In questo progetto/tutorial vedremo come inviare e ricevere a lunga distanza pacchetti di dati tra due dispositivi LoRa32 “TTGO ESP32-Paxcounter OLED” mediante un sistema di comunicazione wireless punto-punto basato sulla tecnica LoRa. Per realizzare il software del progetto sarà utilizzato l’IDE di Arduino.

Introduzione

Un sistema di comunicazione alternativo è necessario in aree prive di servizi di telecomunicazione. Tecnologie di comunicazione a basso consumo energetico e a lungo raggio di copertura come LoRaWAN, consentono la comunicazione in questo tipo di situazioni. Il modulo di comunicazione per il sistema di messaggistica istantanea proposto in questo progetto si basa su due dispositivi TTGO LoRa 32 OLED, uno per la trasmissione (TX) e l'altro per la ricezione (RX), entrambi i dispositivi devono essere configurati su un canale diverso per evitare interferenze e per non inviare messaggi a sé stessi. Il consumo energetico del sistema è stato valutato inviando messaggi ogni 10 secondi, ottenendo un valore medio di assorbimento di corrente di circa 40 mA. Quando il sistema è in modalità di trasmissione consuma più energia. I test sono stati effettuati posizionando i moduli di comunicazione sulla superficie terrestre, i risultati sono stati ottenuti inviando e ricevendo un messaggio di test. In un ambiente di emergenza questo sistema di messaggistica è molto utile, perché gli utenti possono utilizzarlo per inviare messaggi di aiuto e avviso. Il sistema di messaggistica istantanea può essere utilizzato anche in zone prive di servizi di telecomunicazione come aree rurali remote e tra navi negli oceani e grandi laghi. La Figura 1 illustra un modulo TTGO LoRa 32 con a fianco una batteria LiPo ricaricabile dal modulo stesso collegandola all’apposito connettore sul retro della scheda.

Figura 1: Modulo TTGO LoRa 32 con antenna e batteria ricaricabile

Le reti LoRaWAN sono idonee per l'IoT per i vantaggi di basso consumo energetico e per la trasmissione a lungo raggio. Lo svantaggio è la bassa velocità di trasmissione dei dati e il ritardo operativo. Nei dispositivi terminali LoRaWAN a breve distanza, ad esempio a meno di 6-700 metri da un gateway LoRaWAN, i tassi di perdita di pacchetti di dati sono ancora troppo elevati, quindi è necessario modificare l'applicazione loT in esecuzione per consentire a un dispositivo di ritrasmettere i dati persi e aiutare a trasmettere i dati dal suo nodo vicino, quindi è possibile aumentare la percentuale di successo nella consegna dei messaggi a livello di applicazione.

La mancanza di accesso a Internet nella maggior parte delle aree rurali è diventata una sfida a livello mondiale. La pandemia Covid 19 ha messo in luce tendenze come il telelavoro e l'e-commerce, che rappresentano un'opportunità per l'economia locale di queste aree, ma con serie difficoltà nell’applicarla. Inoltre, alcuni luoghi con problemi di alimentazione, o villaggi con una piccola popolazione, non possono accedere a Internet o alla messaggistica elettronica. Gli attacchi informatici sono sempre una delle preoccupazioni più importanti della messaggistica. Quindi, la sicurezza dovrebbe essere implementata nei sistemi di messaggistica intelligenti. Lo scopo di questo progetto è quello di dimostrare l'abilità dei moduli TTGO LoRa32 utilizzati come client e gateway impiegando la tecnica LoRa come strumento di comunicazione. Il focus di questo progetto è sulla comunicazione wireless LoRa per l’invio e la ricezione dei messaggi.

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