Comprensión completa de LoRa y LoRaWAN

LoRa es una tecnología inalámbrica de radiofrecuencia de largo alcance. Inducir, Redes de área amplia de baja potencia (LPWANS) para transmitir datos a través de un rango más largo de hasta 10 km. LoRaWAN es un protocolo LPWAN de frecuencia con licencia y sin licencia a través del cual la IoT inducida por la tecnología Lora (Internet de las Cosas) se logra la conectividad.

Introducción

Tú puedes pensar, la globalización del mundo no se está desacelerando en el corto plazo. Adivina otra vez. El proceso no es tan fluido como uno pensaría. La globalización es simplemente, des-aislamiento. Y para que eso ocurra, Se debe lograr una comunicación óptima entre dispositivos físicos tecnológicos., sensores, Dispositivos electrónicos y software en todo el mundo a través de canales de transmisión adecuados., en un proceso conocido como Conectividad de Internet de las cosas. El creciente número y mejora del tecnicismo de los dispositivos tecnológicos sin un avance igual en sus medios o técnicas de comunicación provocó la globalización y yates dilema de conectividad LORa y LORAWAN fueron diseñados para resolver.

¿Qué es LORa?

LoRa es una tecnología que proporciona un entorno LPWAN de LoRaWAN a través del cual los dispositivos de baja potencia pueden transmitir datos con frecuencias de radio moduladas de espectro extendido Chirp sin licencia y con licencia en un rango muy largo de decenas de kilómetros.. La palabra LoRa es un acrónimo acuñado a partir de las dos primeras letras de las palabras Long Fuerage. La tecnología Lora actúa como modulación para redes de área amplia de baja potencia. (LPWANS) e influye en la transmisión y comunicación de estos tipos de redes de las siguientes formas:

• LoRa estandariza las redes de área amplia (WANS) aumentando sus rangos de comunicación en unos pocos kilómetros. reduce la energía necesaria para la transmisión. LoRa y LoRaWAN pueden lograr esto reduciendo la cantidad de anchos de banda utilizados en la transmisión.
• La modulación de espectro ensanchado de Chip de las frecuencias de la tecnología LoRa, aumenta la eficiencia de la transmisión de datos al reducir las posibilidades de interferencias a casi 0%.

La tecnología Lora consta de dos partes principales que funcionan juntas como una sola unidad.

• La tecnología LoRa o capa física: La capa física de LoRa es la capa de hardware que define el enlace, en forma de un chip LoRa que proporciona la especiación eléctrica de los datos, a través del cual la comunicación de los dispositivos puede tener lugar en una conexión de IoT..
• El protocolo, también conocida como la capa de comunicación, que se basa en la capa física de LoRa, que gobierna la seguridad, integridad y otros factores relacionados de los datos que se transmiten y también monitorea el proceso de comunicación inducido por la tecnología LoRa en un proyecto de IoT.

Lo anterior LoRa vs LoRaWAN "La explicación nos hace ver que la combinación de LoRa + LoRaWAN hace que toda la red de comunicación LoRa sea una red de área amplia de baja potencia (LPWAN).

¿Cómo actúa exactamente LoRaWAN como LPWAN?? Te preguntarás.

LFundamentos de la red oRaWAN

La tecnología LoRa hace uso de muchas redes de área amplia de baja potencia, pero, LoRaWAN se usa más que otros.

La red LoRaWAN es responsable del protocolo de comunicación del sistema LoRa que incluye, Garantizar la seguridad e integridad de los datos que se comunican a través de la tecnología LoRa.. LoRa y LoRaWAN son subsidiarias de LoRa Alliance. Con la ayuda de la tecnología LoRa, LoRaWAN ayuda a transmitir sus datos a una distancia promedio de 9 km. El LoRaWAN tiene una arquitectura de red de una estructura de conexión topológica en estrella. Configurado para permitir la transmisión óptima de datos en las comunicaciones entre el servidor de red y los nodos sensoriales de LoRa.

En LoRaWAN Network los datos se comunican a través de radiofrecuencias, podrían ser bandas de frecuencia sin licencia que son específicas de ciertas regiones, como; 915 MHz y 868 MHz para América del Norte y Europa respectivamente. O, los datos podrían transmitirse a través de bandas de frecuencia autorizadas.

Podrías pensar y por supuesto, Es razonable suponer que se gasta mucha energía y poder para lograr tal hazaña..

Adivina qué?

Te equivocas. El consumo de energía es considerablemente menor en comparación con otras redes de comunicación de rangos más bajos..

¿Cómo se logró esto?? Te preguntarás.

Cierta ley científica infirió que el alcance de una determinada red de área amplia solo puede aumentarse aumentando el consumo de energía o reduciendo el ancho de banda..

En otras palabras, La red LoRaWAN permite que sus dispositivos electrónicos de baja potencia se comuniquen a través de una conexión inalámbrica de largo alcance con aplicaciones a las que se accede por Internet.

LPila tecnológica oRaWAN

La pila tecnológica LoRaWAN es un servidor tecnológico LoRaWAN que está equipado con características que pueden integrarse fácilmente en la red LoRaWAN y usarse para administrar las puertas de enlace de la red., usuarios, dispositivos y aplicaciones. Las características específicas de la pila tecnológica LoRaWAN suelen ser específicas de la marca, aunque, una pila tecnológica LoRaWAN típica debe ser compatible con la A, B, Modos de funcionamiento C, todos los parámetros regionales y también todas las versiones de LoRaWAN.

Algunas otras características comunes a todas las pilas tecnológicas LoRaWAN incluyen:

• Garantía de seguridad; Las pilas tecnológicas LoRaWAN ofrecen y gestionan la seguridad de la red LoRaWAN mediante la seguridad de cifrado de última generación y garantizan la confirmación de la identidad antes de que se conceda una sesión a cualquier usuario en la red LoRaWAN..
• El diseño de pilas LoRaWAN les permite servir como integración estándar en soluciones de protocolo LoRaWAN.
• Las pilas de LoRaWAN se pueden utilizar para configurar y optimizar las puertas de enlace de la red LoRaWAN para mejorar la eficiencia, reducir el consumo de energía y por lo tanto, costo.

Algunos ejemplos de marcas de pilas LoRaWAN incluyen The Things Network Stack V3, Pilas de red Semtech LoRaWAN, etc..

Elementos de la red LoRaWAN: Una introducción

LoRaWAN le permite tener una conexión a Internet estable con dispositivos de bajo consumo

LoRaWAN Network trabaja a través del funcionamiento colectivo de diferentes elementos. Algunos de los cuales incluyen:

• La frecuencia con la que se realiza la comunicación.. Las frecuencias pueden tener licencia o estar libres de licencia..
• Dispositivos o nodos finales: Un nodo final es un dispositivo o cualquier objeto que está equipado con un transmisor de frecuencia y otras características que lo hacen capaz de comunicarse de baja potencia con una puerta de enlace LoRaWAN..
• Puerta: antenas de recepción y transmisión de señales.
• Network Serve controla el software que supervisa el enrutamiento adecuado de todos los datos comunicados.
• Software de aplicación que se ejecuta en el servidor de red.

Dispositivos END basados ​​en LoRa

Dispositivos END basados ​​en LoRa, también llamados nodos LoRa End. Un nodo LoRa End es un dispositivo que generalmente funciona con batería y está equipado con componentes que le otorgan, características, permitiéndole comunicarse con una puerta de enlace LoRa en una red de comunicación LoRaWAN.

Los dispositivos terminales basados ​​en LoRa están equipados con una placa de circuito de nodo LoRa, un módulo de radio y antenas impresas para la comunicación de señal inalámbrica con la puerta de enlace LoRa.

Los nodos LoRa también están equipados con microprocesadores sensores para detectar y procesar señales y cambios y acciones específicos..

Algunos dispositivos terminales basados ​​en LoRa están equipados con sensores que pueden;

• Detectar temperatura,
• Puede detectar y grabar movimiento.
• Puede detectar una caída

Nota: En la red LoRaWAN, Dos dispositivos finales basados ​​en LoRa no poder comunicarse directamente sin el uso de una puerta de enlace LoRa.

Pasarelas LoRa

A Puerta de enlace LoRa es un dispositivo alimentado eléctricamente en la conexión de red de comunicación LoRa y LoRaWAN que puede aceptar las señales transmitidas por los dispositivos del nodo final, procesar la señal y luego dirigirlos a la aplicación LoRa apropiada. Una conexión de red LoRaWAN típica generalmente incluye más de una puerta de enlace.

Las puertas de enlace LoRa están equipadas con las siguientes características y componentes que se enumeran a continuación;

• Un microprocesador utilizado en el procesamiento de datos..
• Una placa de circuito con un módulo de radio., utilizado en la comunicación de radiofrecuencias.
• Un puerto y un cable Ethernet que permite que las puertas de enlace accedan a Internet..

Las puertas de enlace LoRa están diseñadas para escuchar simultáneamente numerosas frecuencias de radio a la vez.

Hay varias marcas de LoRa Gateways disponibles y cada una tiene características específicas además de estas características generales.

Servidor de red LoRa

• Servidor de red LoRa supervisa y gestiona todo el proceso de comunicación. Suelen ser plataformas basadas en la nube de la red LoRaWAN y, a través del software de aplicación instalado en el sistema en la nube, son los principales responsables.:
• Garantizar la seguridad de la conexión LoRaWAN garantizando que el servidor de aplicaciones valide adecuadamente la autenticidad de la identidad de los dispositivos de cada usuario antes de que se otorgue un servidor y también evitando interferencias.
• Supervisar y garantizar el enrutamiento bidireccional adecuado de los datos.. Es decir, ya sea desde los nodos END a las aplicaciones LoRa específicas con el UPLINK o la comunicación de datos desde las aplicaciones LoRa a los nodos finales.
• Optimización de la vida útil de la batería de los dispositivos terminales basados ​​en LoRa para mantener la vida útil de la batería y también para mantener la integridad y la eficiencia de toda la red de comunicación LoRa y LoRaWAN..

Un servidor de red LoRa debe ser compatible con todas las versiones disponibles de LoRaWAN.

Servidor de aplicaciones LoRa

La función principal del servidor de aplicaciones LoRa es decodificar y procesar los datos transmitidos desde los nodos finales LoRa a las aplicaciones LoRa y codificar los datos enviados por las aplicaciones LoRa a los nodos finales.. La mayoría de las marcas de servidores de aplicaciones LoRa le permiten la flexibilidad de vincular fácilmente su sistema en la nube de administración de datos personales a la red Lora..

Elementos de la red LoRaWAN: Puesta en servicio del dispositivo

Para que a un dispositivo se le conceda una sesión en la red de comunicación LoRaWAN, la identidad debe confirmarse a través de un procedimiento de unión que implica un proceso de activación mediante el cual ciertas claves y códigos se generarán y compartirán con el dispositivo para ponerlo en marcha en un dispositivo de nodo final LoRa..

Elementos de la red LoRaWAN: Seguridad

LoRaWAN tiene un sistema de cifrado y seguridad muy estándar. El sistema de seguridad LoRa se divide en dos capas principales diferentes pero interconectadas.

Se denominan seguridad de redes y aplicaciones.. La capa de cifrado de red encarga la identidad e integridad del nodo final de LoRa.

La seguridad de la aplicación se asegura de que el propietario de la nube de red que está utilizando no tenga acceso a sus datos, como usuario final.

La red LoRaWAN también está integrada con otras dos capas distintivas de códigos de cifrado avanzados. Son:

• Un algoritmo único de 128 bits Clave de sesión de red que es compartido y reconocido por los nodos finales de LoRa y el servidor de red.
• Un algoritmo único de clave de sesión de aplicación de 128 bits que se reconoce y se comparte en la palanca de la aplicación en una conexión de extremo a extremo..

El protocolo de comunicación LoRaWAN cifra los datos que se transmiten en la red LoRaWAN.. Dado que los datos se transmiten por radiofrecuencia normal, deben cifrarse a través de un mecanismo o protocolo diferente.. Todos los datos en la red LoRaWAN generalmente se cifran dos veces.

En una red de comunicación LoRaWAN típica, el flujo de datos de cifrado incluye:

• Los nodos finales primero cifran los datos que recopilaron a través de sus sensores..
• Los datos cifrados por el nodo se codifican con una segunda capa de cifrado mediante el protocolo LoRaWAN..
• Luego, el nodo y los datos cifrados con el protocolo LoRaWAN se envían a la puerta de enlace LoRa, que transmite los datos a su vez a través de Internet a las aplicaciones LoRa..
• El servidor de red que gestiona esta transmisión y también comparte las claves de sesión de red con los dispositivos finales, luego decodifica el cifrado de nodo con las claves de sesión de red que posee y transmite los datos al servidor de aplicaciones..
• El servidor de aplicaciones decodifica el cifrado de nodo restante de los datos con la clave de sesión de la aplicación..

El procedimiento de unión de LoRa

La activación de un nuevo dispositivo que se une a la red de comunicación LoRa podría completarse mediante cualquiera de los dos procesos enumerados a continuación.:

• Activación por personalización (ABP)
• Activación por aire (OTAA)

Al final del proceso de activación, tanto la clave de sesión de red como la clave de sesión de la aplicación se habrían compartido con el nuevo dispositivo, que ahora se denominaría dispositivo de nodo final.

Activación por personalización (ABP)

El método ABP para unirse a la red LoRa implica que se agregue un nuevo dispositivo sin tener algunas claves de sesión específicas como AppEUI, DevEUI, etc. compartido con él. En lugar de, las claves de sesión incluyendo, FNwk_SIntKey y otros tres, se almacenaría directamente en el dispositivo final. Un dispositivo solo se puede activar a través del proceso ABP si ya tiene la información requerida de participación en la red LoRa, en el comienzo.

Activación por aire (OTAA)

El procedimiento de activación por aire implica la comunicación directa entre un dispositivo final con el servidor de red.. Se opta por este proceso de activación solo cuando se reinicia el dispositivo final.

El proceso OTAA incluye:

• El nuevo dispositivo envía un mensaje específico solicitando a la red LoRaWAN al servidor de la red LoRa.
• El servidor de red recibe el mensaje y lo interpreta como inválido o válido.. Si es válido, se genera una clave de autenticación o de sesión

Clases de dispositivos LoRa

La amplia gama de campos en los que se puede aplicar LoRa dio lugar a la categorización de varios dispositivos LoRaWAN en diferentes clases..

Las tres clases de dispositivos LoRa son clase A, B y C.

Dispositivos LoRa CLASE A

Los dispositivos finales clasificados como clase A son los únicos responsables de iniciar la comunicación en una red LoRaWAN. El servidor de red no puede iniciar la comunicación en una comunicación de Clase A. El dispositivo final de Clase A inicia la comunicación enviando datos a través de una banda de frecuencia de radio específica a las aplicaciones LoRa.. Luego escuchará y esperará los datos recibidos a través de esa frecuencia en particular.. Si la puerta de enlace LoRa no puede recibir la información. El dispositivo del nodo final escuchará otra frecuencia con la que las puertas de enlace LoRa y los servidores de red estén más familiarizados. Para comprobar si los datos fueron aceptados en esa frecuencia en lugar de en la que se comunicaron.

• Todos los dispositivos finales LoRaWAN deben ser compatibles con la clase A.
• Los dispositivos LoRa de clase A son bidireccionales y cada transmisión de datos de enlace ascendente desde los dispositivos finales a la aplicación LoRa va acompañada de dos breves transmisiones de datos de enlace descendente desde la aplicación a los nodos finales..
• El tipo de protocolo ALOHA se observa en dispositivos LoRa Clase A
• Los dispositivos de clase A son muy eficientes porque la tasa de consumo de energía podría optimizarse y, por lo tanto,, Puede funcionar al nivel de potencia más bajo de todas las clases..

Dispositivos LoRa Clase B

Los dispositivos de Clase B LoRa funcionan con batería y aunque, similar en funcionamiento a la Clase A, usa más energía en comparación con la clase A. Porque, el dispositivo final no hiberna automáticamente cuando no busca señales conectadas. Hay ventanas de conexión abiertas de forma intermitente para la comunicación de datos entre las puertas de enlace LoRa y el dispositivo final en cierta sincronización periódica entre sí..

Dispositivos LoRa Clase C

Los dispositivos LoRa de clase C tienen el mayor consumo de energía entre todas las clases de dispositivos LoRa End. Los dispositivos finales siempre envían señales de forma activa a través de frecuencias de radio a las puertas de enlace de LoRa y escuchan simultáneamente las frecuencias.. Los dispositivos LoRa de clase C son nodos finales que le brindan la flexibilidad y la conveniencia de poder enviar datos en cualquier momento.. Los dispositivos de clase C también funcionan con batería.

El servidor de identidad

El servidor de identidad determina la identidad de los usuarios que se unen a la red LoRa.. En una red LoRaWAN, el servidor de identidad registra dispositivos, pasarelas, usuarios y aplicaciones. En cierto sentido, La identidad es la columna vertebral de la red LoRaWAN, ya que le permite ejecutarse en múltiples dispositivos y en diferentes ubicaciones del mundo..

Modulación

LoRa es un proyecto de modulación de patente de espectro ensanchado que se deriva de Chirp Spread Spectrum. El espectro ensanchado de Chirp modula la frecuencia de la red de comunicación LoRaWAN intercambiando la velocidad de transmisión de datos dentro de un ancho de banda específico para la sensibilidad.. Esto optimiza la eficiencia de la red y también expande simultáneamente el rango de comunicación de la red LoRa mientras mantiene un ancho de banda específico..

Ffrecuencia

La red LoRaWAN transmite comunicaciones a través de bandas de frecuencia inalámbrica de radio que pueden tener licencia o no.. Las frecuencias de radio sin licencia son gratuitas pero, son más susceptibles a las interferencias en comparación con las frecuencias autorizadas.

El secreto de la eficacia de la comunicación LoRa y LoRaWAN es el diseño genial de la red de comunicación LoRaWAN que utiliza el espectro de Chip Spread para modular las frecuencias a medida que los datos se comunican a través de una frecuencia particular.. De una manera que, incluso comunicaciones LoRa a través de radiofrecuencia sin licencia con pocas o ninguna posibilidad de interferencias. Simultáneamente, hace que la conexión sea más barata pero más eficiente y permite que los datos se transmitan a grandes distancias.

En redes de comunicación LoRa y LoRaWAN, Las frecuencias específicas se pueden configurar a través de radios LoRa y relojes LoRa específicos para muchas aplicaciones LoRa diferentes..

Algunos ejemplos de frecuencias de radio MHz sin licencia.

Asia: 169megahercio, 433megahercio

Norteamérica: 915 megahercio

Consideraciones reglamentarias para LoRa usando frecuencia sin licencia

Como LoRa y LoRaWAN transmiten la comunicación de datos a través de bandas de radiofrecuencia. LoRa Network utiliza principalmente las frecuencias sin licencia, es decir, esas frecuencias no es necesario obtener una licencia del gobierno para transmitir señales a través de. Las frecuencias libres de licencia son específicas para cada región geográfica y ubicación.. Por motivos de seguridad y eficiencia. El gobierno de todas las regiones desaprueba la transmisión a través de la banda de frecuencia no especificada para su ubicación.. Por lo tanto, al usar la red LoRa, sus radios y relojes LoRa deben estar configurados para las bandas de frecuencias específicas de su ubicación.

Consideración del ancho de banda de LoRaWAN

Los bytes de datos en su formato digital se transmiten en la red LoRaWAN.

La velocidad de transmisión de datos de la red LoRaWAN tiene un límite de aproximadamente 100 bytes, solo esa cantidad de carga de datos se puede comunicar de manera efectiva a la vez entre un solo dispositivo de nodo final y una puerta de enlace. Aunque la red LoRaWAN a menudo implica una comunicación simultánea entre varios dispositivos de nodo final y una única puerta de enlace.

Tasa de datos adaptable

La velocidad de datos de la red de comunicación LoRaWAN es adaptativa en el sentido de su dinamismo en el intercambio de la velocidad de los datos para una mayor sensibilidad y también la selección de la red de solo datos específicos., que conduce a la velocidad de datos reducida dentro de la comunicación LoRaWAN. La frecuencia LoRaWAN modulada de espectro ensanchado evita que las diferentes velocidades de datos interfieran entre sí. De este modo, Optimización de la eficiencia de las pasarelas y la red en general..

Rango LoRa

La tecnología LoRa se basa en reducir la concentración del ancho de banda para aumentar el alcance y reducir el consumo de energía para la transmisión de datos de pequeño tamaño a largas distancias..

LoRa-Range también puede verse afectado por la ubicación física. El rango de una versión específica de LoRaWAN será más corto en una comunidad urbanizada llena de grupos de edificios, en comparación con una comunidad rural que tiene dependencias cada vez más espaciadas y, por lo tanto,, menos posibilidades de obstrucción de la frecuencia de transmisión.

¿Es LoRaWAN mejor que sus competidores??

Las redes de comunicación LoRa y LoRaWAN son simplemente mejores que otras.

LoRaWAN, además de ser la red de área amplia inalámbrica de baja potencia más utilizada, otras opciones de conectividad LPWAN como NB-IoT no son tan rentables como LoRaWAN. El ancho de banda de la red de comunicación LoRaWAN es relativamente más bajo que el de otras LPWAN y esto le otorga más cobertura y un mayor alcance en comparación con sus competidores.. También, LoRaWAN se puede aplicar en una gama más amplia de campos en comparación con sus competidores de Farming, en la aplicación de LoRaWAN en medidor de agua inteligente para riego a industrias y servicios domésticos normales. Los sensores y la tecnología LoRaWAN también se están expandiendo a la aplicación de edificios inteligentes donde la tecnología LoRa se puede usar para monitorear ciertas condiciones atmosféricas como; temperatura, humedad. La aplicación de la tecnología LoRa en la seguridad y el mantenimiento general de edificios también está obteniendo una rápida adopción.. Mientras que, la aplicación de otras LPWAN es muy limitada en comparación.

Características de LoRa y LoRaWAN

• La red LoRaWAN tiene un ancho de banda de 125 kHz
• El promedio mínimo de duración de la batería de los dispositivos finales basados ​​en LoRa es 7 años.
• Las puertas de enlace tienen un pico y una corriente de suspensión de aproximadamente 32 miliamperios y 1 microamperios respectivamente.
• Todos los datos transmitidos en la red LoRaWAN están encriptados dos veces
• Los dispositivos pueden comunicarse y transmitir datos en la red LoRaWAN con un bajo consumo de energía en un rango muy largo de aproximadamente 10 km..
• En la red LoRaWAN, los datos se transfieren por radiofrecuencia (Las bandas de frecuencia sin licencia se utilizan con mayor frecuencia)
• La red LoRa se compone de componentes como nodos finales, Pasarelas, Servidores de red, Servidores de identidad, Aplicaciones y software LoRa.
• La red de comunicación LoRaWAN es muy rentable.

Ventajas de LoRaWAN

• Una puerta de enlace LoRa puede comunicarse e intercambiar datos de forma eficaz con varios dispositivos de nodo final
• Las interferencias se reducen a perturbaciones insignificantes por la modulación de espectro ensanchado de chirp.
• La tecnología LoRaWAN está muy segura con capas de cifrado avanzadas.
• Los dispositivos finales basados ​​en LoRa tienen una duración de batería muy duradera.
• La red LoRaWAN tiene una topología simple y fácil de entender.
• Las frecuencias sobre las que se transfieren los datos tienen licencia gratuita, lo que reduce en gran medida el costo de operación..
• La tecnología LoRa tiene un rango muy largo de transmisión de datos., generalmente varios kilómetros.
• El consumo de energía en la comunicación de datos es muy bajo y conservador..

Desventajas

• La velocidad de datos de la red de comunicación LoRaWAN es baja.
• Los canales de transmisión de datos de bandas de frecuencia sin licencia pueden ser susceptibles a interferencias.
• El diseño de la red LoRaWAN no admite la transmisión de una gran carga de datos.

LoRaWAN Hhistoria

LoRa existe desde hace diez años y ha sido adoptado por cien millones de dispositivos en todo el mundo., traer un aumento en el uso de IoT.

En 2009, dos amigos que tenían el mismo objetivo (construyendo una tecnología de largo alcance, modulación de baja potencia) conocido en Francia. Nicholas Sornin y Olivier Seller dieron su tiempo y dedicación a este desarrollo a pesar de los contratiempos. Este dúo entró en contacto con François Sforza, quien luego se convirtió en su pareja.

En Mayo 2012, Semtech compró Cycleo con convicción sobre las habilidades de LoRa y en febrero 2015, Se estableció LoRa Alliance y el protocolo se denominó LoRaWAN. Uno de los objetivos de Semtech es simplificar y acelerar el proceso necesario para desarrollar el IoT poniendo a disposición nuevos servicios y productos.. Esto convierte a LoRa y LoRaWAN en la mejor opción para crear y administrar IoT..

LoRa y LoRaWAN en a norteen pocas palabras

LoRa es una tecnología de modulación de frecuencia desarrollada para la intercomunión inalámbrica de área local que pertenece a la clase de tecnología de cableado LPWAN.

LoRa, un sistema de radiofrecuencia inalámbrico pertenece a Semtech. Este es un pilar electrónico de LoRa Alliance. Desde que LoRa Alliance se estableció en 2015, el número de personas que se unen al equipo ha aumentado constantemente.

LoRa y LoRaWAN en Context

LoRa y LoRaWAN funcionan en una frecuencia baja en comparación con las redes celulares. Esto se llama espectro sin licencia.. Globalmente, mucha gente usa LoRa y LoRaWAN, principalmente las empresas y operadores de telecomunicaciones europeos

Para garantizar que la red LoRaWAN cubra muchos países, Los operadores móviles dedicaron su tiempo a su desarrollo.. A pesar de esto, la red LoRaWAN no puede cubrir ciertos países. Esto se debe al estado del mercado y su historia..

El ecosistema LAPWAN en desarrollo y LoRa, LoRaWAN

El sistema LPWAN nació hace años. Sin embargo, llamó la atención hace unos años. Esto es debido a:

• Con la adición de LPWAN celular, la tasa a la que las personas adoptan LPWAN es alta.
• LPWAN a nivel celular ha generado mucha reacción.
• El mercado LPWAN está experimentando un alto nivel de crecimiento. En el mercado no celular, de facto se está desarrollando y evolucionando y es bastante joven. Entonces, a pesar de tener un área limitada en el mercado de IoT, LPWAN logra un alto crecimiento.

Sin embargo, algunos operadores prefieren mezclar celulares y no celulares donde pueden. Orange prefiere LoRaWAN y LTE-M como complementos en lugar de competidores.

El rango bajo, Potencia y ancho de banda como LoRaWAN Standard:

En una empresa francesa llamada Cycleo, Los ingenieros trabajaron en la tecnología de ondas de frecuencia que produjo LoRaWAN. Después de un período de negociaciones, por 2012, SEMTECH ya había comprado Cycleo. LoRaWAN fue desarrollado formalmente por LoRa Alliance y significa protocolo de capa MAC. El protocolo LoRaWAN es utilizado por más de setenta operadores y LoRaWAN IoT se ha distribuido a más de cien países.. LoRaWAN utiliza frecuencias libres de licencia específicas de la región.

Differencia entre LoRa y LoRaWAN

LoRa vs LoRaWAN se puede examinar primero en términos de capas OSI, hay una diferencia entre LoRa y LoRaWAN. Sin embargo, hay diferentes capas en este modelo.. Primero está la capa física, que es LoRa, que permite enlaces de comunicación de larga distancia.. LoRaWAN tiene que ver con el protocolo de comunicación y la estructura del sistema. Simplemente, LoRaWAN es la red WAN.

LoRaWAN en Red Pública y Red Privada

LoRaWAN se estableció para aplicaciones y sensores que solo pueden funcionar transmitiendo y recibiendo pequeñas cantidades de datos ocasionalmente a grandes distancias en cuestión de horas.. La red se define principalmente por la accesibilidad del usuario.. Esta red puede ser privada o pública..

El LoRaWAN público:

Esto es utilizado y regulado por operadores telefónicos.. El LoRaWAN público admite varias aplicaciones de varias organizaciones. A continuación se muestran los pasos para lograr esta conectividad:

• Compra una suscripción
• Instale sensores en el sitio del operador
• Iniciar los sensores
• Obtenga los datos sobre el operador, siéntelos y transmítalos a donde puedan ser procesados.

Red LoRaWAN privada:

Las redes LoRaWAN privadas son útiles para una sola entidad después de la instalación. En esta red, un usuario gestiona sus sensores de IoT y la estructura de red.

Puede lograr esta conexión con los siguientes pasos enumerados a continuación:

• Adquiera el número de pasarela específico que sea óptimo para el tipo de conexión elegido.
• Configurar los sensores en el sitio
• Organizar los sensores en las pasarelas.
• Crear una conexión de plataforma de procesamiento de datos de puerta de enlace.
• Activar los sensores.

Barriers a construir redes con LoRaWAN

LoRaWAN es ideal para muchas aplicaciones, pero no para una red privada.. Las razones son:

La concurrencia de diferentes pasarelas da lugar a interferencias; cuando se opera LoRaWAN, cambia a la misma frecuencia y puede acceder al tráfico.

La recepción de mensajes no está asegurada.

Se necesita mucho trabajo dedicado a su desarrollo.; ahora, ningún proveedor puede proporcionar una solución integral para LoRaWAN. La dificultad es que tienes que trabajar con varios proveedores para conseguir pasarelas., nodos y otras cosas que componen el sistema. Esto crea mucho trabajo para el usuario..

Un círculo de tareas crea una gran limitación. En redes públicas, el uso de la banda de 868MHz viene con muchos contratiempos. El tiempo promedio que una puerta de enlace puede transmitir en un período determinado no supera el uno por ciento. Debido a esto, la carga de datos de LoRaWAN, es decir, la cantidad de datos que se pueden transmitir en un momento determinado es limitada.

Tél LoRa Adependencia

La Alianza LoRa que se estableció en 2015 es una organización sin fines de lucro que dedica su tiempo y trabajo para ver la consistencia de LPWAN, así como su conciencia y promoción global. La misión de LoRa Alliance es fomentar y acelerar el ritmo al que las personas adoptan la red LoRaWAN.. Esto se logra asegurando la sinergia de todas las tecnologías y productos LoRaWAN., ayudando al IoT a transmitir un futuro mejor. La Alianza LoRa cuenta con más de quinientos miembros de diferentes empresas.. Los miembros de LoRa Alliance pueden ser parte de ferias comerciales que ocurren a nivel mundial.. Los miembros también se benefician del ecosistema activo y los contribuyentes que brindan soluciones., productos y servicios para crear oportunidades comerciales.

H¿Cómo puedo establecer una comunicación LoRa full duplex entre dos nodos??

El objetivo de IoT es ayudar a los dispositivos de detección convencionales a compartir datos con varios dispositivos y juntos brindar un buen servicio.. Por ejemplo, IoT se puede aplicar en un entorno para monitorear la atmósfera y dar información o advertencias. Así como las tecnologías inalámbricas de corto alcance se utilizan en interiores, Se han implementado tecnologías para proporcionar una red inalámbrica al aire libre de mayor alcance como LoRa.. Se han aplicado muchas tecnologías para permitir la transferencia de datos desde los sensores que forman IoT.. La transmisión de datos full duplex simplemente implica que la portadora de señal inducida, simultáneo, transferencia bidireccional de datos en una red de comunicación particular. En esta red, dos nodos sirven como transceptor y tienen protocolo LoRa.

Durante la transmisión, cualquier transmisor cerca de su receptor perderá por completo su capacidad de recepción y poco tiempo después de que se complete la transmisión. Un dúplex completo necesita que las dos frecuencias involucradas estén muy alejadas entre sí y también necesita filtros en el receptor para evitar que la señal del transmisor opuesto. También, no puede transmitir y recibir datos a la vez entre dos nodos sin los dispositivos LoRa habituales utilizados en los nodos. Pueden recibir o transmitir. Gateway utiliza varios dispositivos LoRa de canal, por lo tanto, identifique un dispositivo que utilice el equivalente a aproximadamente ocho dispositivos LoRa de nodos individuales.

¿Es la red de comunicación LoRaWAN la respuesta a los edificios inteligentes y las ciudades inteligentes??

LoRaWAN ofrece una solución de bajo consumo para transmitir datos con éxito a distancias lejanas. Para frenar este problema y cubrir un área más grande, puede construir una red de malla LoRaWAN. Esta red le permite transmitir datos a largas distancias porque un nodo funciona como un repetidor. La red de malla LoRaWAN garantiza la transmisión de datos y permite la construcción de redes flexibles y más grandes que requieren una pequeña cantidad de energía.. La tecnología LoRa es la opción ideal para las ciudades que están conectadas porque tiene un rango de señal más largo y consume un mínimo de energía.. La estructura de la ciudad inteligente LoRaWAN es fácil y asequible de arreglar y no necesita una licencia.. Esta tecnología puede transmitir y recibir datos y puede enviar mensajes a áreas remotas..

LoRa y Raspberry Pi- Peer para ofrecer comunicación con Arduino

Un código de frambuesa puede soportar tanto Pi como Arduino haciendo comunicación entre estas dos posibilidades. La biblioteca de cabezales de radio es la base subyacente y la base de la conexión Raspberry y Pi. Necesitas instalar esto en tu Arduino IDE.

Para comenzar este programa, importar la biblioteca de códigos de periféricos en serie para usar BPI y también la biblioteca RH_RF95 desde el cabezal de radio. Esto es para llevar a cabo la comunicación LoRa..

Identifica el pin de Arduino que conectaste al CS, RST, y pin INT de Arduino y LoRa.

Muestre que se usará una frecuencia de 434MHz en el módulo y luego active el módulo.

Restablezca el módulo LoRa en la configuración a diez milisegundos.

Actívalo con el módulo que creaste con el cabezal de radio.

Configure la potencia de transmisión y la frecuencia para el servidor LoRa.

Envíe el paquete de datos a través del módulo LoRa dentro del bucle infinito.

LoRa y MQTT

MQTT se utiliza para lograr la comunicación entre los servidores de red y la puerta de enlace.. Los datos se comunican entre varios dispositivos mediante el protocolo MQTT. El protocolo MQTT se suele utilizar para reducir las interferencias en redes poco fiables., susceptible a interrupciones. El servidor recopila estos mensajes y los clientes que son capaces de leer y escribir en el intermediario MQTT.. El cliente debe identificar los temas que desea escribir o suscribirse.. Se pueden seleccionar todos los temas. Mayoría de las veces, el broker MQTT trabaja en la máquina del servidor. La puerta de enlace escribirá la carga útil visible obtenida del dispositivo con información adicional como la frecuencia y la hora en que se transmite un enlace ascendente. MQTT ayuda a los dispositivos en la integración de datos emprendedores para operaciones LoRaWAN privadas de datos que se presentan de manera simple para que el cliente pueda entender. El bróker MQTT también bloquea las pasarelas peligrosas para que no accedan a los enlaces ascendentes de otras pasarelas cuando están bien configuradas.

HArquitectura ardware

Entrada micro-estadounidense: Esta función se utiliza para suministrar energía

Conector USB (Anfitrión): este es un puerto de salida para Raspberry Pi

Entrada de energía de frambuesa

HDMI: interfaz de salida de video digital (HD)

Toma de auriculares

Interfaz ethernet

HCómo conectar el hardware

Conecte su módulo de puerta de enlace RHF0M01-868 a PR12 Bridge RHF4T002 a Raspberry Pi3

Conecte su conector USB a la entrada de alimentación de su Raspberry con un cable USB

Conecte su adaptador USB a UART y luego al GP10 en la Raspberry Pi

Conecte su USB a un adaptador UART y luego a su computadora

Conecte la entrada USB a un 5 Volt para 2.1 Adaptador de amperímetro con un cable micro-USB de 100 cm.

SArquitectura de software

Arduino: Esto se usa para abrir el puerto sensual LoRaWAN con GPS y también transmitirle señales

Masilla: esta herramienta incluye una terminal serial y SSH utilizada para controlar la Raspberry Pi. También es un navegador de Internet que se utiliza para acceder al servidor LoRaWAN de la interfaz RHF2001.. Chrome será mejor para esto).

Hcómo conectar

1) Encienda su PC y conéctelo a la masilla

1. a) revisa tus conexiones
2. B) Acceda a su administrador de archivos para configurar su masilla
3. C) Encienda su puerta de enlace
4. D) Use RHF2S001 para el enrutador usando un cable Ethernet
5. mi) Verifique la dirección IP y la dirección MAC

2) Amplíe el sistema de archivos de su tarjeta SD

3) Utilice el servidor RHF2001

4) Utilice RHF76-052AM para configurar su servidor LoRaWAN

LoRa IOT Keso Content

Puerta de enlace LoRa: Este dispositivo conecta varios tipos de redes. El LG01 une la red IP de Internet normal en una única, conexión perfecta con la red inalámbrica LoRa.

Arduino: esta es una plataforma electrónica que utiliza software y hardware fáciles de usar. Es ideal para alguien que está configurando un proyecto interactivo..

Escudo LoRa: esto se usa para construir un nodo sensor. Esto agrega a la placa Arduino el LoRa inalámbrico.

Escudo GPS LoRa: Esto construye sensor agregando a la placa Arduino LoRa inalámbrico y sensores.

Sensores: hay diferentes tipos de sensores; el relevo, IED, ultrasónico, DHT11, fotosensible, sensores de llama y zumbador.

LoRa Instrucciones del kit de herramientas

• Instale Arduino IDE y 340 conducir
• Cargue una biblioteca LoRa para el Arduino instalado.
• Optimice el entorno de red para configurar la puerta de enlace LG01-N.
• Organice los componentes y conecte de manera óptima la puerta de enlace LG01-N a Internet.
• Descargue una herramienta de masilla para poder acceder a LG01-N usando SSH
• Pruebe la red LoRaWAN
• Configurar una puerta de enlace en el servidor TTN
• Configurar la puerta de enlace LG01-N
• Configure una conexión de la puerta de enlace al servidor de red LoRaWAN.
• Configure la frecuencia de comunicación LoRa de la puerta de enlace a su ubicación específica.
• Establecer un vínculo con el servidor de aplicaciones Cayenne
• Controle la reproducción con la comunicación de datos desde la aplicación LoRa a los dispositivos finales
• Solucionar problemas del sistema de red.
• Configure el cifrado de dispositivos finales basado en LoRa y los escudos de GPS.
• Configure el dispositivo ABP en TTN y cárguelo en UNO

SAlgunos criterios que debe considerar antes de seleccionar su proveedor de servicios de IoT

Los servicios de conexión que ofrecen:

Consulte el servicio de conexión que ofrece su proveedor de servicios. Se deben proporcionar servicios como una conexión IoT completa de un extremo a otro. Evaluar las capacidades de los proveedores de servicios.. Lo que la gente necesita es un lugar que pueda brindarles el asesoramiento que necesitan y que pueda brindarles soluciones de IoT precisas y confiables.

es si: e-sim hace posible que una persona almacene varios perfiles de operador en el lado de su dispositivo uno al lado del otro. e-sim control de colmenas de IoT

Los requisitos de conexión: cada usuario tiene una necesidad de conexión específica que desea que un proveedor de servicios satisfaga. Asegúrese de que su proveedor de servicios satisfaga esa necesidad y no aumente su problema.