ESP-NOW, WiFi o LoRa: come scegliere la radio per il tuo progetto
Usa il WiFi per internet e le dashboard, ESP-NOW per una messaggistica economica tra schede e LoRa quando i sensori sono lontani. Ecco come scegliere e come combinarle tutte e tre.
Tre radio ricorrono di continuo nei progetti IoT scolastici e amatoriali: ESP-NOW, il WiFi classico e LoRa. In breve è semplice. Usa il WiFi quando un dispositivo ha bisogno di internet o di un'app sul telefono. Usa ESP-NOW quando due o più schede devono solo parlarsi tra loro in modo rapido ed economico. Usa LoRa quando il sensore si trova a centinaia di metri o a chilometri da tutto. Il resto di questo articolo riguarda i compromessi dietro quella risposta in una riga, e che cosa fare quando nessuna radio da sola basta.
\n\nWiFi: quando serve internet
\nIl WiFi è la radio che quasi tutti conoscono già. Si collega a un router o a un hotspot, ottiene un indirizzo IP e può poi raggiungere internet: una dashboard nel cloud, un broker MQTT, un'API REST o un'app sul telefono nella stessa rete. La scheda sheenbot∞ usata dagli studenti in classe parla WiFi appena estratta dalla scatola, ed è per questo che una prima lezione IoT «vera» significa di solito spingere la lettura di un sensore fino a uno schermo da qualche parte.
\nI costi sono consumo e infrastruttura. Il WiFi assorbe più corrente delle altre due, quindi si adatta male a qualcosa che deve funzionare per settimane con una piccola batteria. Dipende inoltre dal fatto che il router sia acceso. In Sudafrica questo conta: durante il load shedding il router può restare spento per due ore di fila, e un sensore solo-WiFi semplicemente ammutolisce finché non torna la corrente. Anche la portata è modesta, all'incirca l'estensione di un'aula o di una casa, meno attraverso muri di cemento.
\n\nESP-NOW: schede che parlano con schede
\nESP-NOW è un protocollo leggero e senza connessione, integrato negli stessi chip ESP32 che fanno il WiFi. Salta del tutto il router. Una scheda può inviare un messaggio breve direttamente all'indirizzo MAC di un'altra scheda, con latenza bassissima e senza stack IP da configurare. I payload sono piccoli, circa 250 byte per pacchetto, il che basta e avanza per una lettura di temperatura, la pressione di un pulsante o un comando a un motore.
\nPoiché non c'è un access point nel mezzo, ESP-NOW continua a funzionare quando la rete WiFi è giù e consuma sensibilmente meno di una connessione WiFi completa, soprattutto se la scheda dorme tra un invio e l'altro. La portata è grosso modo simile a quella del WiFi in interni e migliore all'aperto in vista ottica. Il rovescio della medaglia è che ESP-NOW ti dà una rete privata di dispositivi tuoi, non una via verso internet. Se i dati devono uscire da quel piccolo gruppo, deve trasportarli qualcos'altro.
\n\nLoRa: quando il sensore è lontano
\nLoRa baratta velocità di trasmissione con distanza. Sulla banda sub-gigahertz usata in Sudafrica (868 MHz), un collegamento LoRa può attraversare una fattoria o un quartiere, a volte diversi chilometri con percorso libero, consumando pochissimo. Questo ne fa la scelta naturale per una sonda di umidità del suolo all'estremità di un campo o per un sensore di livello di un serbatoio su una collina.
\nIl prezzo che paghi è in banda e hardware. LoRa muove messaggi piccoli e poco frequenti, non video né telemetria veloce, e non è integrato in un ESP32 standard, quindi devi aggiungere un modulo LoRa. Il LoRa punto-punto richiede un ricevitore corrispondente; il LoRaWAN completo richiede un gateway. Per la maggior parte dei progetti scolastici e delle piccole aziende agricole, una singola coppia di radio LoRa o un solo gateway basta per iniziare.
\n\nLe tre radio a confronto
\n| Radio | Portata indicativa | Serve infrastruttura? | Consumo | Ideale per |
|---|---|---|---|---|
| WiFi | Decine di metri | Router più internet | Da moderato ad alto | Dashboard, app, cloud |
| ESP-NOW | Simile al WiFi, di più all'aperto | Nessuna | Basso | Messaggistica tra schede |
| LoRa | Da centinaia di metri a chilometri | Modulo LoRa, gateway per LoRaWAN | Bassissimo | Sensori remoti e radi |
Abbinare la radio allo scenario
\nIn aula, WiFi ed ESP-NOW coprono quasi tutto. Usa il WiFi per la lezione in cui le letture compaiono su una dashboard in tempo reale, ed ESP-NOW per i progetti in cui alcune schede si scambiano messaggi tra i banchi, come un gioco a staffetta o un tabellone condiviso, senza contendersi la rete della scuola.
\nIn casa, dipende da dove deve arrivare internet. Una luce o un sensore per porta che alimenta un'app vuole il WiFi; un gruppo di telecomandi e pulsanti che parlano solo con un hub locale sta meglio e consuma meno con ESP-NOW. È questo il mix dietro un tipico progetto di domotica.
\nIn una fattoria, decide la distanza. I sensori sparsi tra i recinti o le file della serra sono di solito troppo distanti tra loro per il WiFi e troppo lontani dalla rete elettrica per mantenerlo alimentato, ed è esattamente lì che LoRa si guadagna il posto in un impianto di agricoltura intelligente. Le letture devono comunque atterrare da qualche parte, ed è qui che le radio iniziano a mescolarsi.
\n\nMescolare le radio con un nodo bridge
\nLa maggior parte dei progetti seri usa più di una radio, unite da un nodo bridge: un singolo dispositivo che parla due radio e passa i messaggi dall'una all'altra. Uno schema comune prevede sensori sul campo su LoRa o ESP-NOW che riportano a un unico bridge, il quale mantiene poi l'unica connessione WiFi e inoltra tutto a un broker o a una dashboard. Ottieni lunga portata o basso consumo sul campo e accesso a internet in un solo punto, invece di pretendere tutte e tre le cose da ogni dispositivo.
\nUn'avvertenza che conviene conoscere subito: un ESP32 condivide un'unica radio a 2,4 GHz sia per il WiFi sia per ESP-NOW, ed entrambi devono stare sullo stesso canale. Se ti colleghi prima al WiFi, i peer ESP-NOW che si aspettavano un canale diverso possono ammutolire. Su un bridge, pianifica il canale deliberatamente, oppure separa i due compiti su due chip. Una volta che il bridge funziona, inviare i dati raccolti a una piattaforma come sheenIoT è la parte facile.
\n\nUn modo rapido per scegliere
\n- \n
- Serve internet, una dashboard nel cloud o un'app sul telefono? Usa il WiFi. \n
- Due o più schede tue che si scambiano velocemente messaggi brevi? Usa ESP-NOW. \n
- Sensore a più di cento metri dal router o dalla corrente più vicini? Usa LoRa. \n
- Alimentato a batteria e destinato a funzionare per settimane? Orientati su ESP-NOW con sleep, oppure LoRa. \n
- Ti servono più di queste contemporaneamente? Costruisci un nodo bridge. \n
In sintesi
\nNon esiste una radio migliore in assoluto, solo quella più adatta alla portata, al budget energetico e all'infrastruttura di cui disponi davvero. Parti dalla domanda su dove devono arrivare i dati e quanto devono viaggiare, e la scelta di solito si fa da sé. Quando una radio sola non basta, un nodo bridge ti permette di combinarne i punti di forza invece di scendere a compromessi su ciascuna.
\n\nUn ESP32 può usare WiFi ed ESP-NOW nello stesso momento?
\nSì, ma con attenzione. Condividono la stessa radio a 2,4 GHz e devono usare lo stesso canale, quindi una connessione WiFi può fissare il canale e tagliare fuori i peer ESP-NOW che se ne aspettavano un altro. Fissa il canale di proposito, oppure affida i due ruoli a chip separati su un bridge.
\n\nServe un gateway LoRaWAN per usare LoRa?
\nNon sempre. Due radio LoRa possono parlarsi punto a punto senza gateway, il che va benissimo per un singolo sensore remoto. Un gateway diventa conveniente quando hai molti sensori o vuoi che raggiungano una rete standard, ed è un passo successivo ragionevole più che un requisito di partenza.
