LoRaWAN: Uzun Menzil IoT Haberleşme

LoRaWAN (Long Range Wide Area Network), düşük güç tüketimi ve uzun menzil gerektiren IoT uygulamaları için tasarlanmış bir kablosuz ağ protokolüdür. Akıllı tarım, şehir altyapısı ve endüstriyel IoT'ta yaygın olarak kullanılır.

LoRa vs LoRaWAN

• LoRa: Fiziksel radyo katmanı, modülasyon tekniği
• LoRaWAN: Ağ protokolü, MAC katmanı

Teknik Özellikler

• Frekans: 868MHz (EU), 915MHz (US), 433MHz
• Menzil: Şehirde 2-5km, kırsal 15-20km+
• Veri Hızı: 0.3 - 50 kbps
• Payload: 51-222 byte (SF'ye göre)
• Pil Ömrü: 10+ yıl (kullanıma bağlı)
• Güvenlik: AES-128 şifreleme

Spreading Factor (SF)

Mimari

[End Device] --LoRa--> [Gateway] --IP--> [Network Server] --> [Application Server]
     |                     |                    |                     |
   Sensör              Ağ geçidi           Paket yönlendirme      İş mantığı

Bileşenler

• End Device: Sensör + LoRa modülü
• Gateway: LoRa <-> IP dönüştürücü
• Network Server: TTN, ChirpStack, AWS IoT
• Application Server: Veri işleme, dashboard

Cihaz Sınıfları

• Class A: Uplink sonrası 2 receive window (en düşük güç)
• Class B: Zamanlanmış receive window'lar
• Class C: Sürekli dinleme (en yüksek güç)

Arduino ile LoRaWAN

#include <lmic.h>
#include <hal/hal.h>

// ABP Credentials
static const u1_t NWKSKEY[16] = { ... };
static const u1_t APPSKEY[16] = { ... };
static const u4_t DEVADDR = 0x...;

void do_send(osjob_t* j) {
    uint8_t payload[4];
    int temp = readTemperature() * 100;
    payload[0] = temp >> 8;
    payload[1] = temp & 0xFF;
    
    LMIC_setTxData2(1, payload, sizeof(payload), 0);
}

void setup() {
    os_init();
    LMIC_reset();
    LMIC_setSession(0x1, DEVADDR, NWKSKEY, APPSKEY);
    do_send(&sendjob);
}

void loop() {
    os_runloop_once();
}

The Things Network (TTN)

Açık, ücretsiz LoRaWAN ağı:

• Global coverage (community gateway'ler)
• Ücretsiz fair use policy
• MQTT ve webhook entegrasyonları
• Payload formatter (JavaScript)

Kullanım Senaryoları

Akıllı Tarım

• Toprak nem sensörleri
• Hava durumu istasyonları
• Hayvan takip sistemleri
• Sulama kontrolü

Akıllı Şehir

• Park sensörleri
• Çöp kutusu doluluk
• Hava kalitesi izleme
• Sokak aydınlatma kontrolü

Endüstriyel IoT

• Varlık takibi
• Ekipman izleme
• Çevresel monitöring

Popüler Modüller

• Semtech SX1276/78: En yaygın LoRa chip
• TTGO T-Beam: ESP32 + LoRa + GPS
• RAK Wireless: Modüler çözümler
• Heltec: ESP32 + LoRa devkits

Sınırlamalar

• Düşük veri hızı (video/ses için uygun değil)
• Duty cycle kısıtlamaları (%1 EU)
• Downlink sınırlı
• Gateway maliyeti

LoRaWAN, geniş alan IoT uygulamaları için en uygun maliyetli ve enerji verimli çözümdür. Düşük veri ihtiyacı olan sensör ağları için idealdir.