Applicazioni comuni

• Agricoltura intelligente: sensori nei campi per monitorare umidità, temperatura, irrigazione.
• Smart city: parcheggi intelligenti, illuminazione pubblica automatizzata, gestione rifiuti.
• Industria: monitoraggio di macchinari, rilevamento gas o fumo, asset tracking.
• Ambito sanitario: dispositivi indossabili per il monitoraggio di pazienti.
• Logistica e trasporti: tracciamento di container, veicoli, merci.
• Rilevamento ambientale: stazioni meteo, monitoraggio di frane o alluvioni.

Caratteristiche principali

• Modulazione Chirp Spread Spectrum (CSS): molto resistente al rumore e alle interferenze, anche a segnali molto deboli (fino a -137 dBm).
• Banda stretta e data rate basso: trasmette pochi dati, ma con altissima sensibilità del ricevitore.
• Condizioni ideali: visibilità ottica totale (line of sight), niente ostacoli, antenne ben posizionate e regolazione corretta di potenza e spreading factor.

Distanze reali in base allo scenario

Nota importante

Il dato “15-20 km” è tecnicamente possibile, ma non garantito in ogni condizione. Dipende da:

• Altezza dell’antenna (più è in alto, meglio è)
• Qualità e guadagno delle antenne (es. 5 dBi o superiori)
• Spreading Factor usato (SF12 = massima distanza ma lentezza massima)
• Rumore di fondo radioelettrico
• Umidità, pioggia, ostacoli vegetali

Sì, LoRa può raggiungere 15-20 km o anche oltre in campo aperto, ma solo in condizioni ottimali. In ambienti reali, tipicamente si lavora con coperture tra 2 e 10 km, che restano comunque ottime per dispositivi a batteria a bassissimo consumo.

LoRa, acronimo di Long Range, è una tecnologia di trasmissione radio che permette comunicazioni a lungo raggio a basso consumo energetico. È la base delle reti LoRaWAN (LoRa Wide Area Network), diventate oggi uno standard de facto per molte applicazioni IoT (Internet of Things) in ambito urbano, rurale e industriale.

In questo articolo esploreremo in dettaglio il funzionamento del sistema LoRa, i suoi vantaggi, limiti, applicazioni pratiche e differenze rispetto ad altri protocolli di comunicazione wireless.

Cos’è LoRa?

LoRa è una tecnologia di modulazione radio proprietaria sviluppata da Cycleo, un’azienda francese poi acquisita da Semtech nel 2012. Utilizza una modulazione chiamata Chirp Spread Spectrum (CSS) che consente trasmissioni robuste anche in presenza di rumore e interferenze.

Caratteristiche principali:

• Lunga distanza: fino a 15-20 km in ambienti rurali, 2-5 km in città
• Basso consumo energetico: ideale per dispositivi alimentati a batteria per anni
• Bassa velocità di trasmissione: da 0.3 kbps a 50 kbps
• Comunicazione bidirezionale: supporta uplink e downlink
• Modulazione robusta: resistente alle interferenze radio
• Licenza libera ISM: opera nelle bande 433 MHz, 868 MHz (Europa), 915 MHz (USA)

Come funziona il sistema LoRa

1. Strato fisico (LoRa)

È la base della trasmissione radio. Utilizza il CSS per inviare pacchetti dati a lunga distanza.

2. Strato di rete (LoRaWAN)

LoRaWAN è il protocollo di rete che gestisce la comunicazione tra:

• End Devices (nodi): sensori, attuatori, contatori ecc.
• Gateway: ricevono i segnali LoRa e li inoltrano al server centrale via IP
• Network Server: gestisce autenticazione, instradamento, sicurezza e smistamento
• Application Server: elabora i dati per l’utente o il sistema finale

Topologia di rete

LoRaWAN adotta una topologia stellare:

• I nodi LoRa trasmettono direttamente ai gateway, senza mesh.
• I gateway sono collegati a Internet (fibra, 4G, ecc.) e fanno da ponte con i server.

Classi di dispositivi LoRaWAN

Classe A (default)

• Comunicazione asincrona (basata su eventi)
• Massimo risparmio energetico
• Due finestre di ricezione subito dopo ogni trasmissione

Classe B

• Ricezione a intervalli sincronizzati (beacon)
• Bilanciamento tra consumo energetico e reattività

Classe C

• Ricezione continua
• Maggiore consumo, usato in dispositivi alimentati da rete elettrica

Vantaggi del sistema LoRa

• Autonomia: dispositivi attivi per 5-10 anni con una batteria
• Ampia copertura: anche in aree isolate o con scarsa rete cellulare
• Scalabilità: una singola antenna può coprire migliaia di dispositivi
• Semplicità di installazione: non serve cablatura
• Licenza gratuita: niente costi di trasmissione (banda ISM)

Svantaggi e limiti

• Bassa banda passante: non adatta a trasmissioni audio/video o grandi volumi di dati
• Delay elevato: non adatta a comunicazioni in tempo reale
• Conflitti radio: possibilità di collisioni in ambienti molto densi
• Non criptata a livello fisico: la sicurezza è demandata al livello LoRaWAN

Applicazioni pratiche

Settore agricolo

• Monitoraggio di temperatura, umidità del suolo, stato delle coltivazioni
• Controllo di irrigazione remota

Smart city

• Illuminazione pubblica intelligente
• Rilevamento parcheggi liberi
• Monitoraggio qualità dell’aria

Industria e logistica

• Tracciamento merci e container
• Manutenzione predittiva
• Sicurezza impianti

Utilities

• Lettura remota di contatori gas, acqua, energia
• Sensori anti-perdita o anomalie di consumo

Differenze tra LoRa, LoRaWAN e altri standard

Infrastrutture esistenti

• The Things Network (TTN): rete LoRaWAN globale open source
• Helium Network: rete globale incentivata via blockchain
• Reti private: comuni, aziende o agricoltori possono installare i propri gateway

Come iniziare con LoRa

Kit consigliati:

• Modulo LoRa SX1276 / SX1278
• Arduino / ESP32 + modulo LoRa
• Gateway LoRaWAN (es. Dragino, Kerlink, The Things Indoor Gateway)
• Piattaforma server: The Things Stack, ChirpStack, Loriot

Il sistema LoRa rappresenta una delle soluzioni più versatili e accessibili per realizzare infrastrutture IoT a lungo raggio, soprattutto dove la copertura cellulare è carente o troppo costosa. La sua combinazione unica di ampia copertura, consumi contenuti e flessibilità di rete lo rende ideale per una nuova generazione di servizi intelligenti, sostenibili e indipendenti.