Qu'est-ce que LoRaWAN?

Qu'est-ce que LoRa et LoRaWAN?

LoRa est une nouvelle norme de communication pour l'Internet des objets, qui est couramment utilisé pour la transmission de données de petits signaux sur de très longues distances. Les capteurs LoRa ont généralement une faible puissance, faible consommation d'énergie, et longue durée de vie de la batterie. LoRa est l'abréviation du mot “Longue portée”. Du nom, on peut voir que la principale caractéristique de LoRa est la longue distance de transmission. Schéma de modulation du signal de LoRa, développé par Semtech, permet une excellente marge de liaison. La sensibilité du signal de LoRa est très élevée, afin que LoRa puisse maintenir une communication longue distance, même dans des environnements bruyants. Semblable à d'autres technologies LPAWAN telles que NB-IoT, LoRa fonctionne généralement à des débits de données inférieurs, ce qui augmente encore la marge de liaison. En raison de son faible débit, LoRa n'est pas adapté aux scénarios qui nécessitent un retard de données élevé.

LoRaWAN est une norme de communication du protocole LPWAN basée sur la puce LoRa, qui est conçu pour une connexion IoT à distance. LoRaWAN s'appelait à l'origine LoRaMAC, qui est un ensemble de protocoles de communication et d'architecture système basés sur la conception de réseau de communication longue distance LoRa. Selon le protocole de communication traditionnel, LoRaWAN est la couche MAC, et LoRa est la couche physique. LoRaWAN est un standard de réseau ouvert, et son contrôle d'accès à la couche liaison de données (MAC) est entretenu par le Alliance LoRa.

Que sont les passerelles LoRaWAN et les serveurs cloud LoRaWAN

La passerelle LoRaWAN est un connecteur réseau LoRa, qui peut convertir le protocole de communication réseau LoRa en protocole TCP/IP, et transmettre les données de l'appareil LoRaWAN au réseau. Ceci est similaire à la configuration d'un routeur sans fil industriel pour connecter des périphériques WiFi au réseau. Les passerelles sont généralement déployées par les utilisateurs ou les fournisseurs de solutions et sont généralement déployées dans des centres régionaux distants sans autres types de couverture.

Les Serveur cloud LoRaWAN est un centre de services cloud qui gère les connexions et les communications des appareils. Le serveur Web peut être un serveur physique ou un serveur cloud. Lorsque le serveur web est dans le cloud comme le service d'hébergement, la passerelle fonctionne dans ce que l'on appelle “transfert de paquets” mode, qui transmet simplement tous les paquets de données LoRa d'origine en l'air au serveur Web et au serveur Web. Dans ce mode, toutes les informations telles que le cryptage des données et le décryptage des paquets, gestion et connexion des appareils, l'analyse et le traitement des données sont stockés dans l'ECS, ce qui facilite la gestion et la mise à niveau du serveur et facilite la lecture et le traitement des données.

Comment fonctionne LoRaWAN

En termes de structure de réseau, Le protocole sans fil de LoRaWAN est très simple. Sa structure de réseau est une topologie en étoile, ce qui est propice à l'équipement terminal LoRaWAN pour augmenter la portée de communication et réduire la consommation d'énergie. Après démonstration et test, cette structure en étoile est plus adaptée à ce type de scénario d'application de l'Internet des objets avec une faible consommation d'énergie et une grande surface que la structure en grille.

La disposition du réseau de la topologie en étoile est le mode de traitement des données central. Chaque terminal LoRaWAN transmet les données à plusieurs passerelles LoRaWAN, puis la passerelle LoRaWAN transmet les données au serveur central. Le serveur central gère et traite de manière centralisée les données collectées, et le serveur terminera la planification des messages, enquête de sécurité, et détection de redondance des données. Le serveur central renvoie certaines informations de l'équipement terminal LoRaWAN en fonction des données afin que LoRaWAN puisse faire une certaine réponse.

Deux avantages évidents du protocole LoRaWAN

1. Suivi plus pratique: les passerelles n'ont pas besoin de communiquer entre elles. Les informations du nœud terminal sont diffusées. Le signal d'un nœud terminal peut être reçu par plusieurs passerelles. La direction et la position du nœud terminal peuvent être grossièrement déterminées en fonction de la différence de temps entre les informations reçues par la passerelle. Cette logique et cet algorithme sont relativement simples.
2. Lien d'information plus simple: la passerelle est uniquement utilisée comme pont pour réaliser la transmission d'informations entre le terminal de nœud et le serveur. Il n'y a pas de communication mutuelle entre la passerelle et la passerelle, et le lien d'information est frais et simple.

Types d'appareils LoRaWAN: Classe A, Classe B et classe C

La classe A est une opération asynchrone. La caractéristique de l'opération asynchrone est qu'elle n'a pas besoin de faire la queue comme une opération synchrone. Lorsque le nœud terminal doit transmettre des données, il se connectera avec la passerelle, plutôt que d'attendre une heure précise ou de faire la queue pour l'achèvement des tâches de thread. Le nœud terminal est en état de veille avant de transmettre des données. Une fois que le nœud a terminé la transmission, il entrera immédiatement en état de veille. Lorsqu'un nœud termine la transmission, l'autre peut commencer la transmission immédiatement. Il n'y a pas de faille dans la communication. Puisque la classe A est une transmission asynchrone, la collision est inévitable. La capacité maximale théorique d'un réseau Aloha pur est d'environ 18.4% du maximum. Si deux nœuds se réveillent en même temps et décident de transmettre sur le même canal en utilisant les mêmes paramètres radio, ils vont se heurter et se heurter.

La classe B permet d'envoyer des informations au nœud terminal. La passerelle LoRaWAN envoie une balise chaque 128 secondes. Toutes les stations de base LoRaWAN envoient également des messages de balise. Leurs horloges internes sont synchrones et appartiennent à une impulsion par seconde (1PPS). Le satellite de synchronisation en orbite transmettra un message au début de chaque seconde, qui peut synchroniser l'heure dans le monde entier. La station de base Lora Wan dépend également de ce temps de synchronisation. Chaque balise envoyée par la passerelle alloue un intervalle de temps de 128 secondes pour dire au nœud quand recevoir le signal.

La classe C permet au nœud de continuer à écouter pendant longtemps sans dormir et peut envoyer des messages de liaison descendante à tout moment. La classe C est en état de réveil depuis longtemps et doit consommer de l'énergie pour maintenir l'état de réveil du nœud pour surveiller le signal reçu en temps réel. Toutes les classes C consomment beaucoup d'énergie et ne conviennent pas à l'alimentation par batterie. Il est principalement utilisé dans les scénarios où l'alimentation peut être stable.

Pourquoi utiliser LoRaWAN au lieu du WiFi, Bluetooth, Zigbee, et plus

LoRaWAN a ses propres scénarios d'application avec WiFi, Bluetooth, ZigBee, téléphones portables, etc. en transmission longue distance, LoRaWAN a des avantages évidents sur les autres. Wifi, ZigBee et Bluetooth utilisent un spectre de 2,4 GHz. L'avantage de ce spectre est qu'il peut transporter une grande quantité d'informations et une vitesse rapide, mais ce n'est pas un bon choix pour les capteurs sans fil.

1. Le spectre 2,4 GHz s'affaiblit rapidement dans l'air. Le capteur réseau de ce protocole de communication a généralement une portée de connexion très courte, et la pénétration physique du spectre 2,4 GHz est très faible. La plupart des signaux ne peuvent pas pénétrer d'autres barrages routiers tels que les murs des bâtiments. Dans la vie quotidienne, dans le coin ou dans une zone fermée comme le sous-sol ou les toilettes, le signal WiFi dans le hall sera très faible ou pratiquement absent. Les systèmes domotiques qui utilisent des protocoles tels que Zigbee constatent souvent qu'ils ne peuvent pas se connecter à la pièce voisine. D'autre part, L'équipement LoRa peut atteindre des distances de plusieurs kilomètres dans un environnement en plein air et peut bien fonctionner à travers des obstacles tels que des bâtiments ou des équipements.
2. le spectre 2,4 GHz est très “bruyant”, ce qui signifie qu'il y a des appareils 2,4 GHz autour de nous en compétition pour le temps de diffusion, qui affecte la qualité du lien. La fréquence de fonctionnement de LoRa aux États-Unis est de 915MHz, il n'interférera donc pas avec le WiFi local et la plupart des autres appareils sans fil.
3. Wifi, un protocole de communication réseau, est très faible dans la gestion des clés et la prévention et le contrôle de la sécurité du réseau, et il est très gênant d'utiliser à de nombreuses occasions. Par exemple, si un routeur WiFi connecté à plusieurs appareils veut changer le mot de passe de connexion, vous devez changer le mot de passe de connexion de tous les terminaux WiFi connectés. pourtant, si le terminal WiFi est un petit appareil électronique alimenté par batterie qui ne répond pas à l'utilisateur, il est difficile de se connecter au serveur WiFi qui a changé le mot de passe. Dans la vie, Le WiFi est généralement utilisé sur les smartphones, téléviseurs intelligents, ordinateurs portables et autres appareils. Ces appareils ont des écrans d'affichage et des bibliothèques pour changer facilement les mots de passe. Mais reconnecter le routeur WiFi est très difficile pour de simples capteurs alimentés par batterie.. D'autre part, LoRaWAN configure et protège les équipements de différentes manières. La clé n'est pas un mot de passe unique défini sur le serveur Web, mais est dérivé du capteur lui-même et a une valeur unique qui peut être fournie sur le serveur Web (généralement dans le cloud). Tous les capteurs de pont radio ont une paire ID/clé unique, permettant une configuration et une gestion efficaces de la sécurité.
4. La consommation de batterie des terminaux tels que le WiFi, Bluetooth, ZigBee et les appareils cellulaires mobiles est relativement élevé. Ces appareils envoient une grande quantité d'informations de signal, et le spectre s'affaiblit rapidement, et la puissance transmise est relativement élevée, afin d'assurer une certaine couverture. Ces appareils doivent maintenir une communication régulière avec la passerelle ou la station de base afin de maintenir l'état de la connexion. D'autre part, Les appareils LoRaWAN peuvent entrer en mode veille profonde et se réveiller uniquement lorsque cela est nécessaire pour envoyer de nouveaux événements. Dans la plupart des applications, cela permet à la durée de vie de la batterie d'être aussi longue que 5 à 10 ans.

LoRa est une technologie de modulation radio utilisée pour les réseaux LAN sans fil dans la catégorie de technologie de réseau LPWA. LoRaWAN est un réseau (protocole) qui utilise LoRa.

Découvrez l'avenir de LoRaWAN

L'Internet des objets à faible consommation d'énergie est plus largement utilisé dans la construction de villes intelligentes. Avec l'approfondissement de la construction de villes intelligentes, les applications de perception urbaine recevront de plus en plus d'attention. Ce type d'application Internet des objets a ses particularités: énorme connexion, faible fréquence de communication, faible consommation d'énergie, environnement de couverture complexe et sensibilité aux coûts élevés. Donc, L'Internet des objets à faible consommation est plus adapté à la perception urbaine Système d'application de l'Internet des objets.

Pourquoi la technologie LoRa attire-t-elle l'attention de l'industrie? La technologie LoRa a une large perspective d'application dans de nombreux domaines avec d'excellentes performances et une forme de mise en réseau flexible. en outre, l'architecture de mise en œuvre de la transmission longue distance LoRa, les trois modes de comportement de LoRaWAN, et l'architecture typique et l'application de LoRa. En plus des systèmes de surveillance des fumées, systèmes de surveillance de l'environnement électrique, systèmes de surveillance d'économie d'énergie de climatisation et systèmes de surveillance de soins intelligents, la vulgarisation de l'Internet des objets devrait se fonder sur une approche axée sur les personnes. La sécurité de la vie, transport et traitement médical, pollution environnementale, les problèmes alimentaires et les ressources humaines sont autant de champs d'application verticaux de l'Internet des objets qui ont longtemps été largement concernés, LoRa a plus d'avantages que les autres technologies de communication dans ces scénarios.

L'ère de l'interconnexion de toutes choses est aussi l'ère des données en tant que roi. pourtant, dans de nombreux cas, si les objets intelligents n'ont pas d'informations de localisation correspondantes, cela signifie que les données sont “chaotique” et la valeur disponible sera considérablement réduite. Avec le développement vigoureux de l'industrie de l'Internet des objets au cours des deux dernières années, la demande de technologie de positionnement dans divers scénarios d'application de l'Internet des objets a également considérablement augmenté. Maintenant, il existe des dizaines voire des centaines de types de technologies de positionnement, et chaque technologie de positionnement a ses propres avantages et inconvénients et des scénarios d'application appropriés.

LoRa est applicable aux zones locales à plus forte densité et présente les caractéristiques de, signal plus fort et coût inférieur. Donc, LoRa doit avoir sa place dans le futur grand marché de l'océan bleu de l'Internet des objets. Quant aux perspectives de développement futur de LoRa, cela dépend toujours de la promotion conjointe des personnes dans l'industrie.