📡 Guida completa a LoRa per radioamatori e maker

Dalla teoria alla configurazione pratica dei dispositivi

🧭 Cos’è LoRa

LoRa (acronimo di Long Range) è una tecnologia di modulazione radio sviluppata da Semtech per comunicazioni a bassa potenza e lunga distanza su bande ISM (es. 433 MHz, 868 MHz, 915 MHz).

A differenza di Wi-Fi o Bluetooth, LoRa privilegia la portata e la sensibilità: può raggiungere da 2 a 15 km in campo aperto con pochi milliwatt di potenza.

🔹 Bande tipiche per l’Europa:

433 MHz (radioamatori e applicazioni sperimentali)
868 MHz (LoRaWAN e IoT)

🔹 Caratteristiche principali:

Modulazione Chirp Spread Spectrum (CSS)
Alta immunità al rumore e multipath
Sensibilità fino a −148 dBm
Velocità dati 300 bps – 50 kbps
Consumo bassissimo, ideale per sensori e dispositivi portatili

⚙️ Come funziona — principi tecnici

LoRa usa chirp (segnali con frequenza che varia linearmente nel tempo) per trasmettere bit.
Ogni simbolo è rappresentato da un “chirp” diverso, e il ricevitore decodifica in base al tempo/frequenza.

Parametri chiave:

Parametro	Descrizione	Effetto
Spreading Factor (SF)	Da 7 a 12, indica quante volte i dati sono “spalmati” nel tempo	↑ SF → più portata, meno velocità
Bandwidth (BW)	Larghezza di banda (125, 250 o 500 kHz)	↑ BW → più velocità, meno sensibilità
Coding Rate (CR)	Livello di correzione errore (4/5, 4/6, 4/7, 4/8)	↑ CR → meno errori, ma più lentezza
Tx Power	Potenza trasmessa (tipicamente 14 dBm = 25 mW)	più potenza → più distanza, ma più consumo

👉 Questi parametri sono regolabili da software, quindi puoi adattare la comunicazione alle condizioni radio o all’uso radioamatoriale sperimentale.

🧩 Architettura e moduli hardware

I chip LoRa più diffusi sono:

Semtech SX1276 / SX1278 → molto usati con Arduino e ESP32
Semtech SX1262 / SX1268 → più moderni, consumi inferiori
Moduli pronti all’uso:
- HopeRF RFM95 / RFM98
- Ai-Thinker Ra-01 / Ra-02 / Ra-02S
- Heltec WiFi LoRa 32, TTGO LoRa32 (ESP32 + LoRa integrato)

Connessioni base (per Arduino/ESP32)

LoRa Module  ->  MCU
------------------------
VCC (3.3V)   ->  3.3V
GND          ->  GND
NSS (CS)     ->  GPIO (es. 18)
MOSI         ->  GPIO (23)
MISO         ->  GPIO (19)
SCK          ->  GPIO (5)
RST          ->  GPIO (14)
DIO0         ->  GPIO (26)

⚠️ Importante: tutti i moduli LoRa lavorano a 3.3 V!
Mai collegarli a 5 V senza adattatori di livello logico.

🧪 Setup software — installazione e librerie

✅ Su Arduino IDE

Apri Gestione librerie → cerca LoRa by Sandeep Mistry
Installa la libreria ufficiale
Carica un esempio base:

#include <SPI.h>
#include <LoRa.h>

void setup() {
  Serial.begin(9600);
  while (!Serial);
  LoRa.setPins(18, 14, 26); // NSS, RST, DIO0
  if (!LoRa.begin(868E6)) {
    Serial.println("Errore avvio LoRa!");
    while (1);
  }
  Serial.println("LoRa OK");
}

void loop() {
  LoRa.beginPacket();
  LoRa.print("CQ TEST LoRa!");
  LoRa.endPacket();
  delay(2000);
}

✅ Su ESP32 / TTGO / Heltec

Librerie già integrate nei firmware Heltec ESP32 Library o TTGO LoRa32 Library.
Permettono anche uso di OLED integrato per mostrare pacchetti e RSSI.

✅ Su Raspberry Pi (Linux)

Installazione tramite git:

sudo apt install git python3-pip
git clone https://github.com/sandeepmistry/python-lora.git
cd python-lora
sudo python3 setup.py install

Puoi poi usare script Python per inviare/ricevere pacchetti via SPI.

🌐 Reti LoRa e LoRaWAN (differenza)

LoRa = solo il livello fisico (punto-punto o mesh).
LoRaWAN = protocollo di rete sopra LoRa, con gestione di nodi, gateway, sicurezza e server di rete.

Per i radioamatori, il LoRa “puro” è spesso preferito per esperimenti diretti, APRS e telemetria.
LoRaWAN è utile se vuoi integrare sensori in reti IoT pubbliche o private.

🚀 Esempio pratico: link punto-punto LoRa

Due dispositivi con moduli SX1278.

Nodo TX

LoRa.beginPacket();
LoRa.print("Hello Radio!");
LoRa.endPacket();
delay(5000);

Nodo RX

int packetSize = LoRa.parsePacket();
if (packetSize) {
  Serial.print("Ricevuto: ");
  while (LoRa.available()) {
    Serial.print((char)LoRa.read());
  }
  Serial.print(" RSSI: ");
  Serial.println(LoRa.packetRssi());
}

Prova a variare:

SF da 7 a 12 per testare la distanza
Frequenze 433 MHz o 868 MHz (secondo normativa e licenza)
Antenne diverse per valutare copertura

🛰️ Applicazioni radioamatoriali avanzate

APRS via LoRa (LoRa-APRS): trasmissione di coordinate GPS e messaggi brevi in modalità packet.
Reti Mesh (Meshtastic, ESP32 + SX1262): comunicazioni digitali tra più nodi senza infrastruttura.
Telemetria per stazioni remote o ponti radio.
Gateway LoRa → Internet con Raspberry Pi e MQTT.

Esempio:
→ ESP32 con GPS + LoRa trasmette posizione.
→ Altro nodo riceve e inoltra su rete APRS-IS o dashboard web.

🧰 Strumenti di misura e diagnostica

RSSI / SNR monitor: valori ottenibili via LoRa.packetRssi() e LoRa.packetSnr().
Analizzatore di spettro: utile per verificare chirp e larghezza di banda.
Software SDR (es. SDR# o GQRX): permette di “vedere” i segnali LoRa e capirne la struttura.

🧱 Costruisci il tuo nodo LoRa completo

Schema tipico:

ESP32 + SX1276 + Antenna 868MHz
Sensore BME280 (temperatura, umidità, pressione)
Batteria Li-Ion + pannello solare 5 V
Firmware che invia ogni 60 s:
- Dati sensore
- RSSI / SNR
- Tempo o posizione GPS

Puoi visualizzare tutto su dashboard web o su display OLED del modulo Heltec.

📑 Conclusione e risorse

LoRa rappresenta il punto d’incontro fra radiotecnica classica e IoT moderno.
Per i radioamatori è una palestra perfetta per imparare:

modulazioni digitali evolute,
trasmissione dati a bassa potenza,
reti decentralizzate e mesh,
sperimentazione hardware e software open-source.

GUIDA TECNOLOGIA LORA