Piena comprensione di LORA e LORAWAN

Piena comprensione di LORA e LORAWAN

LoRa è una tecnologia wireless a radiofrequenza a lungo raggio. indurre, Reti geografiche a bassa potenza (LPWANS) per trasmettere dati attraverso un raggio più lungo fino a 10 km. LoRaWAN è un protocollo LPWAN di frequenza concesso in licenza e senza licenza attraverso il quale l'IoT indotto dalla tecnologia Lora (Internet delle cose) la connettività è raggiunta.

introduzione

Potresti pensare, la globalizzazione del mondo non rallenterà presto. Indovina ancora. Il processo non è così semplice come si potrebbe pensare. La globalizzazione è semplicemente, disisolamento. E perché ciò avvenga, deve essere raggiunta una comunicazione ottimale tra dispositivi fisici tecnologici, sensori, dispositivi elettronici e software in tutto il mondo attraverso adeguati canali di trasmissione, in un processo noto come il Connettività Internet delle cose. Il numero crescente e il miglioramento della tecnicità dei dispositivi tecnologici senza un uguale avanzamento nei loro mezzi o tecniche di comunicazione ha portato alla globalizzazione e IoT dilemma della connettività loRun e LORAWAN sono stati progettati per risolvere.

Cos'è LoRun?

LoRa è una tecnologia che fornisce un ambiente LPWAN di LoRaWAN attraverso il quale i dispositivi a bassa potenza possono trasmettere dati con frequenze radio modulate a spettro diffuso Chirp senza licenza e con licenza su un raggio molto lungo di decine di chilometri. La parola LoRa è un acronimo coniato dalle prime due lettere delle parole Essong RAinsieme a. La tecnologia Lora funge da modulazione per le reti WAN a bassa potenza (LPWANS) e influenza la trasmissione e la comunicazione di questi tipi di rete nei seguenti modi:

  • LoRa standardizza le reti geografiche (WANS) aumentando la loro portata di comunicazione fino a pochi chilometri. Lo fa e simultaneamente riduce l'energia necessaria per la trasmissione. LoRa e LoRaWAN possono raggiungere questo obiettivo riducendo il numero di larghezze di banda utilizzate nella trasmissione.
  • La modulazione dello spettro diffuso del chip delle frequenze della tecnologia LoRa, aumenta l'efficienza della trasmissione dei dati riducendo le possibilità di interferenze a quasi 0%.

La tecnologia Lora è composta da due parti principali che lavorano insieme come un'unica unità.

  • La tecnologia LoRa o livello fisico: Lo strato fisico LoRa è lo strato hardware che definisce il collegamento ––sotto forma di un chip LoRa che fornisce la speciazione elettrica dei dati–– attraverso il quale la comunicazione dei dispositivi può avvenire in una connessione IoT.
  • Il protocollo, noto anche come livello di comunicazione, basato sul livello fisico LoRa, che governa la sicurezza, integrità e altri fattori correlati dei dati trasmessi e monitora anche il processo di comunicazione indotto dalla tecnologia LoRa in un progetto IoT.

Quanto sopra LoRa vs LoRaWAN's spiegazione ci fa vedere che la combinazione di LoRa + LoRaWAN rende l'intera rete di comunicazione LoRa una rete WAN a bassa potenza (LPWAN).

In che modo esattamente LoRaWAN agisce come LPWAN? Potresti chiederti.

lo Fondamenti di rete RaWAN

La tecnologia LoRa fa uso di molte reti geografiche a bassa potenza ma, LoRaWAN è usato più di altri.

La rete LoRaWAN è responsabile del protocollo di comunicazione del sistema LoRa che include, garantire la sicurezza e l'integrità dei dati comunicati tramite la tecnologia LoRa. LoRa e LoRaWAN sono filiali di LoRa Alliance. Con l'ausilio della tecnologia LoRa, LoRaWAN aiuta a trasmettere i tuoi dati su una distanza media di 9 km. LoRaWAN ha un'architettura di rete di una struttura di connessione topologica a stella. Configurato per consentire la trasmissione ottimale dei dati nelle comunicazioni tra il server di rete e i nodi sensoriali LoRa.

Nella rete LoRaWAN i dati vengono comunicati tramite frequenze radio, potrebbero essere bande di frequenza senza licenza specifiche per determinate regioni come; 915 MHz e 868 MHz rispettivamente per il Nord America e l'Europa. O, i dati potrebbero essere trasmessi su bande di frequenza autorizzate.

Potresti pensare e ovviamente, è ragionevole presumere che un sacco di energia e potenza siano consumate per raggiungere un'impresa del genere.

Indovina un po?

Hai torto. Il consumo energetico è notevolmente inferiore rispetto ad altre reti di comunicazione di portata inferiore.

Come è stato ottenuto? Potresti chiederti.

Una certa legge scientifica ha dedotto che la portata di una determinata rete geografica può essere potenziata solo aumentando il consumo di energia o riducendo la larghezza di banda.

In altre parole, LoRaWAN Network consente ai tuoi dispositivi elettronici a bassa potenza di comunicare tramite una connessione wireless a lungo raggio con applicazioni con accesso a Internet.

lStack tecnologico oRaWAN

Lo stack tecnologico LoRaWAN è un server tecnologico LoRaWAN dotato di funzionalità che possono essere facilmente integrate nella rete LoRaWAN e utilizzate per gestire i gateway della rete, utenti, dispositivi e applicazioni. Tuttavia, le caratteristiche specifiche dello stack tecnologico LoRaWAN sono solitamente specifiche del marchio, un tipico stack tecnologico LoRaWAN dovrebbe essere compatibile con A, B, C modalità di funzionamento, tutti i parametri regionali e anche tutte le versioni di LoRaWAN.

Alcune altre caratteristiche comuni a tutti gli stack tecnologici LoRaWAN includono:

  • Garanzia di sicurezza; Gli stack tecnologici LoRaWAN offrono e gestiscono la sicurezza della rete LoRaWAN mediante una sicurezza di crittografia all'avanguardia e garantendo la conferma dell'identità prima che a qualsiasi utente venga concessa una sessione sulla rete LoRaWAN.
  • Il design degli stack LoRaWAN consente loro di fungere da integrazione standard nelle soluzioni di protocollo LoRaWAN.
  • Gli stack LoRaWAN possono essere utilizzati per configurare e ottimizzare i gateway di rete LoRaWAN per migliorare l'efficienza, ridurre il consumo di energia e quindi, costo.

Alcuni esempi di marchi di stack LoRaWAN includono The Things Network Stack V3, Stack di rete Semtech LoRaWAN ecc.

Elementi di rete LoRaWAN: Un introduzione

Elementi di rete LoRaWAN Un'introduzione

LoRaWAN ti consente di avere una connessione Internet stabile con dispositivi a bassa potenza

LoRaWAN Network funziona attraverso il funzionamento collettivo di diversi elementi. Alcuni dei quali includono:

  • La frequenza con cui viene effettuata la comunicazione. Le frequenze possono essere concesse in licenza o senza licenza.
  • Nodi finali o dispositivi: Un nodo finale è un dispositivo o qualsiasi oggetto dotato di un trasmettitore di frequenza e altre caratteristiche che lo rendono in grado di comunicare a bassa potenza con un gateway LoRaWAN.
  • Gateway: antenne di ricezione e trasmissione del segnale.
  • Network Serve controlla il software che supervisiona il corretto instradamento di tutti i dati comunicati.
  • Software applicativo in esecuzione sul server di rete.

Dispositivi END basati su LoRa

Dispositivi END basati su LoRa

Dispositivi END basati su LoRa, chiamati anche nodi LoRa End. Un nodo LoRa End è un dispositivo che di solito è alimentato a batteria ed è dotato di componenti che gli conferiscono, caratteristiche, consentendogli di comunicare con un gateway LoRa in una rete di comunicazione LoRaWAN.

I dispositivi finali basati su LoRa sono dotati di un circuito stampato del nodo LoRa, un modulo radio e antenne stampate per la comunicazione del segnale wireless con il gateway LoRa.

I nodi LoRa sono inoltre dotati di sensori a microprocessore per il rilevamento e l'elaborazione di segnali e modifiche e azioni specifiche.

Alcuni dispositivi finali basati su LoRa sono dotati di sensori che possono;

  • Rileva la temperatura,
  • Può rilevare e registrare il movimento
  • Può rilevare una caduta

Nota: Nella rete LoRaWAN, Due dispositivi finali basati su LoRa non può comunicare direttamente senza l'uso di un gateway LoRa.

Gateway LoRa

UN Gateway LoRa è un dispositivo alimentato elettricamente nella comunicazione LoRa e LoRaWAN Connessione di rete in grado di accettare i segnali trasmessi dai dispositivi End node, elaborare il segnale, quindi indirizzarlo all'applicazione LoRa appropriata. Una tipica connessione di rete LoRaWAN di solito include più di un gateway.

I gateway LoRa sono dotati delle seguenti caratteristiche e componenti sottoelencati;

  • Un microprocessore utilizzato nell'elaborazione dei dati.
  • Un circuito stampato con un modulo radio, utilizzato nella comunicazione di frequenze radio.
  • Una porta Ethernet e un cavo che consente ai gateway di accedere a Internet.

I gateway LoRa sono progettati per ascoltare simultaneamente numerose frequenze radio.

Sono disponibili vari marchi di gateway LoRa e ognuno dei quali ha caratteristiche specifiche oltre a queste caratteristiche generali.

Server di rete LoRa

  • Il server LoRa Network supervisiona e gestisce l'intero processo di comunicazione. Solitamente sono piattaforme cloud-based della rete LoRaWAN e tramite il software applicativo installato sul sistema cloud sono le prime responsabili:
  • Garantire la sicurezza della connessione LoRaWAN assicurando che il server delle applicazioni convalidi correttamente l'autenticità dell'identità dei dispositivi di ciascun utente prima che venga concesso un server e prevenendo anche le interferenze.
  • Supervisionare e garantire il corretto instradamento bidirezionale dei dati. Questo è, dai nodi END alle applicazioni LoRa specifiche con UPLINK o comunicazione dati dalle applicazioni LoRa ai nodi End.
  • Ottimizzazione della durata della batteria dei dispositivi finali basati su LoRa per mantenerne la durata e anche per mantenere l'integrità e l'efficienza dell'intera rete di comunicazione LoRa e LoRaWAN.

Un server di rete LoRa deve essere compatibile con tutte le versioni disponibili di LoRaWAN.

Server di applicazioni LoRa

La funzione principale del server delle applicazioni LoRa è decodificare ed elaborare i dati trasmessi dai nodi finali LoRa alle applicazioni LoRa e codificare i dati inviati dalle applicazioni LoRa ai nodi finali. La maggior parte delle marche di server di applicazioni LoRa ti offre la flessibilità di collegare facilmente il tuo sistema cloud di gestione dei dati personali alla rete Lora.

Elementi di rete LoRaWAN: Messa in servizio del dispositivo

Affinché un dispositivo possa ottenere una sessione nella rete di comunicazione LoRaWAN, l'identità deve essere confermata attraverso una procedura di unione che prevede un processo di attivazione in base al quale determinate chiavi e codici verranno generati e condivisi con il dispositivo per commissionarlo in un dispositivo LoRa End node.

Elementi di rete LoRaWAN: Sicurezza

LoRaWAN ha un sistema di crittografia e sicurezza molto standard. Il sistema di sicurezza LoRa è diviso in due livelli principali diversi ma interconnessi.

Si chiamano sicurezza della rete e delle applicazioni. Il livello di crittografia di rete commissiona l'identità e l'integrità del nodo finale LoRa.

La sicurezza dell'applicazione assicura che il proprietario del cloud di rete che stai utilizzando non abbia accesso ai tuoi dati, come utente finale.

La rete LoRaWAN è anche integrata con altri due livelli distinti di codici di crittografia avanzati. Sono:

  • Un algoritmo unico di 128 bit Chiave di sessione di rete che è condiviso e riconosciuto dai nodi finali LoRa e dal server di rete.
  • Un algoritmo unico di chiave di sessione dell'applicazione a 128 bit che viene riconosciuto e condiviso sulla leva dell'applicazione in una connessione end-end.

Il protocollo di comunicazione LoRaWAN crittografa i dati trasmessi nella rete LoRaWAN. Poiché i dati vengono trasmessi su una normale frequenza radio, devono essere crittografati attraverso un meccanismo o protocollo diverso. Tutti i dati nella rete LoRaWAN vengono generalmente crittografati due volte.

In una tipica rete di comunicazione LoRaWAN il flusso di dati di crittografia include:

  • I nodi End prima crittografano i dati che hanno raccolto attraverso i loro sensori.
  • I dati crittografati dal nodo vengono quindi codificati con un secondo livello di crittografia dal protocollo LoRaWAN.
  • Quindi i dati crittografati del nodo e del protocollo LoRaWAN vengono quindi inviati al gateway LoRa che trasmette i dati a sua volta tramite Internet alle applicazioni LoRa.
  • Il server di rete che gestisce questa trasmissione e condivide anche le chiavi di sessione di rete con i dispositivi finali, quindi decodifica la crittografia del nodo con le chiavi di sessione di rete che possiede e trasmette i dati al server dell'applicazione.
  • La cifratura del nodo rimanente sui dati viene quindi decodificata dal server delle applicazioni con la chiave di sessione dell'applicazione.

 

La procedura di unione LoRa

L'attivazione di un nuovo dispositivo che si unisce alla rete di comunicazione LoRa potrebbe essere completata da uno qualsiasi dei due processi elencati di seguito:

  • Attivazione per personalizzazione (ABP)
  • Attivazione via etere (OTAA)

Al termine del processo di attivazione, sia la chiave della sessione di rete che la chiave della sessione dell'applicazione sarebbero state condivise con il nuovo dispositivo, che ora sarebbe indicato come dispositivo del nodo finale.

Attivazione Per personalizzazione (ABP)

Il metodo ABP per entrare a far parte della rete LoRa prevede l'aggiunta di un nuovo dispositivo senza alcune chiavi di sessione specifiche come AppEUI, DevEUI, eccetera. condiviso con esso. Anziché, le chiavi di sessione compreso, FNwk_SIntKey e circa altri tre, verrebbero archiviati direttamente nel dispositivo finale. Un dispositivo può essere attivato tramite il processo ABP solo se dispone già delle informazioni richieste per la partecipazione alla rete LoRa, all'inizio.

Attivazione via etere (OTAA)

La procedura di attivazione over-the-air prevede la comunicazione diretta tra un End Device con il server di Rete. Questo processo di attivazione viene scelto solo quando il dispositivo finale viene ripristinato.

Il processo OTAA include:

  • Il nuovo dispositivo invia un messaggio specifico richiedendo alla rete LoRaWAN al server di rete LoRa.
  • Il server di rete riceve il messaggio e lo interpreta come non valido o valido. Se valido, viene generata una chiave di autenticazione o di sessione

Classi di dispositivi LoRa

La vasta gamma di campi in cui LoRa può essere applicato ha dato origine alla categorizzazione di vari dispositivi LoRaWAN in classi diverse.

Le tre classi di dispositivi LoRa sono di classe A, B e C.

Classi di dispositivi LoRa

introduzione delle classi di dispositivi LoRa

Dispositivi LoRa di CLASSE A

I dispositivi finali classificati come classe A sono gli unici responsabili dell'avvio della comunicazione in una rete LoRaWAN. Il server di rete non è in grado di avviare la comunicazione in una comunicazione di Classe A. Il dispositivo finale di Classe A avvia la comunicazione inviando i dati su una specifica banda di radiofrequenza alle applicazioni LoRa. Quindi ascolterà e attenderà i dati ricevuti su quella particolare frequenza. Se il gateway LoRa non è in grado di ricevere le informazioni. Il dispositivo del nodo finale ascolterà quindi un'altra frequenza con cui i gateway LoRa e i server di rete hanno più familiarità. Per verificare se i dati sono stati accettati su quella frequenza anziché su quella su cui sono stati comunicati.

  • Tutti i dispositivi finali LoRaWAN devono essere in grado di supportare la classe A.
  • I dispositivi LoRa di classe A sono bidirezionali con ogni trasmissione di dati in uplink dai dispositivi finali all'applicazione LoRa accompagnata da due brevi trasmissioni di dati in downlink dall'applicazione ai nodi finali.
  • Il tipo di protocollo ALOHA è osservato nei dispositivi LoRa di Classe A
  • I dispositivi di classe A sono molto efficienti perché il tasso di consumo energetico potrebbe essere ottimizzato e quindi, può funzionare al livello di potenza più basso di tutte le classi.

Dispositivi LoRa di classe B

I dispositivi LoRa di classe B sono alimentati a batteria e comunque, simile in funzione alla classe A, consuma più potenza rispetto alla Classe A. Perché, il dispositivo finale non si iberna automaticamente quando non si cercano i segnali collegati. Ci sono finestre di connessione aperte in modo intermittente per la comunicazione dei dati tra i gateway LoRa e il dispositivo finale in una determinata sincronizzazione periodica tra loro.

Dispositivi LoRa di classe C

I dispositivi LoRa di classe C hanno il maggior consumo energetico tra tutte le classi di dispositivi LoRa End. I dispositivi finali inviano sempre attivamente segnali su frequenze radio ai gateway LoRa e contemporaneamente ascoltano le frequenze. I dispositivi LoRa di classe C sono nodi finali che ti offrono la flessibilità e la comodità di poter inviare dati in qualsiasi momento.. Anche i dispositivi di classe C sono alimentati a batteria.

Il server di identità

Il server di identità accerta l'identità degli utenti che si uniscono alla rete LoRa. In una rete LoRaWAN, il server di identità registra i dispositivi, gateway, utenti e applicazioni. In un modo, l'identità è la spina dorsale della rete LoRaWAN in quanto le consente di essere in grado di funzionare su più dispositivi e in diverse località del mondo.

Modulazione

LoRa è un progetto brevettato di modulazione dello spettro diffuso derivato da Chirp Spread Spectrum. Lo spettro diffuso Chirp modula la frequenza della rete di comunicazione LoRaWAN scambiando la velocità dei dati di trasmissione all'interno di una larghezza di banda specifica per la sensibilità. Ciò ottimizza l'efficienza della rete e allo stesso tempo espande la gamma di comunicazione della rete LoRa pur mantenendo una larghezza di banda specifica.

Ffrequenza

Frequenza di LoRaWAN

LoRaWAN Network trasmette comunicazioni su bande di frequenza radio wireless che possono essere concesse in licenza o senza licenza. Le frequenze radio senza licenza sono gratuite ma, sono più suscettibili alle interferenze rispetto alle frequenze concesse in licenza.

Il segreto dell'efficacia della comunicazione LoRa e LoRaWAN è il design geniale della rete di comunicazione LoRaWAN che utilizza lo spettro Chip Spread per modulare le frequenze mentre i dati vengono comunicati attraverso una frequenza particolare. In modo tale da, anche le comunicazioni LoRa su radiofrequenza senza licenza con possibilità di interferenze minime o assenti. Rendendo allo stesso tempo la connessione più economica ma più efficiente e consentendo la trasmissione dei dati su lunghe distanze.

Nelle reti di comunicazione LoRa e LoRaWAN, le frequenze specifiche possono essere configurate tramite radio LoRa e orologi LoRa specifici per molte diverse applicazioni LoRa.

Alcuni esempi di frequenze radio MHz senza licenza.

Asia: 169MHz, 433MHz

Nord America: 915 MHz

Considerazioni normative per LoRa che utilizza la frequenza senza licenza

Poiché LoRa e LoRaWAN trasmettono la comunicazione dati su bande di radiofrequenza. LoRa Network utilizza principalmente le frequenze senza licenza, questo è, quelle frequenze attraverso le quali non devi ottenere una licenza governativa per trasmettere segnali. Le frequenze senza licenza sono specifiche per ciascuna regione geografica e località. Per motivi di sicurezza ed efficienza. Il governo di ogni regione disapprova fortemente la trasmissione attraverso la banda di frequenza non specificata nella tua posizione. Perciò, quando si utilizza la rete LoRa, le tue radio e orologi LoRa devono essere configurati sulle bande di frequenza specifiche della tua posizione.

Considerazione sulla larghezza di banda LoRaWAN

Considerazione sulla larghezza di banda LoRaWAN

Byte di dati nel suo formato digitale vengono trasmessi nella rete LoRaWAN.

Rete LoRaWAN La velocità di trasmissione dei dati ha un limite di circa 100 byte, solo quel carico di dati può essere efficacemente comunicato alla volta tra un singolo dispositivo di nodi finali e un gateway. Sebbene la rete LoRaWAN spesso implichi la comunicazione simultanea tra dispositivi terminali multipli e un singolo gateway.

Velocità dati adattiva

La velocità dei dati della rete di comunicazione LoRaWAN è adattiva nel senso del suo dinamismo nello scambio della velocità dei dati per una maggiore sensibilità e anche la selezione in rete di solo dati specifici, portando alla velocità di trasmissione dati ridotta all'interno della comunicazione LoRaWAN. La frequenza LoRaWAN modulata a spettro diffuso impedisce che le diverse velocità di trasmissione dati interferiscano l'una con l'altra. In tal modo, ottimizzare l'efficienza dei gateway e della rete complessiva.

Gamma LoRa

Gamma LoRa

La tecnologia LoRa si basa sulla riduzione della concentrazione di larghezza di banda per aumentare la portata e ridurre il consumo energetico per la trasmissione di dati di piccole dimensioni su lunghe distanze.

LoRa-Range può anche essere influenzato dalla posizione fisica. La gamma di una specifica versione LoRaWAN sarà più breve in una comunità urbanizzata piena di grappoli di edifici, rispetto ad una comunità rurale che ha annessi sempre più distanziati e quindi, meno possibilità di ostruzione della frequenza di trasmissione.

LoRaWAN è migliore dei suoi concorrenti?

Le reti di comunicazione LoRa e LoRaWAN sono semplicemente migliori di altre.

LoRaWAN, oltre ad essere la rete WAN wireless a bassa potenza più utilizzata, altre opzioni di connettività LPWAN come NB-IoT non sono convenienti come LoRaWAN. La larghezza di banda della rete di comunicazione LoRaWAN è relativamente inferiore rispetto ad altre LPWAN e questo le garantisce una maggiore copertura e una portata maggiore rispetto ai suoi concorrenti. Anche, LoRaWAN può essere applicato in una gamma più ampia di campi rispetto ai suoi concorrenti di Farming, nell'applicazione di LoRaWAN nel contatore dell'acqua intelligente per l'irrigazione alle industrie e alle normali utenze domestiche. I sensori e la tecnologia LoRaWAN si stanno espandendo anche nell'applicazione degli edifici intelligenti in cui la tecnologia LoRa può essere utilizzata per monitorare determinate condizioni atmosferiche come; temperatura, umidità. Anche l'applicazione della tecnologia LoRa nella sicurezza e nella manutenzione generale degli edifici sta ottenendo rapidamente l'adozione. Invece, l'applicazione di altre LPWAN è molto limitata nel confronto.

Caratteristiche di LoRa e LoRaWAN

  • La rete LoRaWAN ha una larghezza di banda di 125 kHz
  • La durata media minima della batteria dei dispositivi finali basati su LoRa è 7 anni.
  • I gateway hanno un picco e una corrente di sonno di circa 32 mili-ampere e 1micro ampere rispettivamente.
  • Tutti i dati trasmessi nella rete LoRaWAN vengono crittografati due volte
  • I dispositivi possono comunicare e trasmettere dati nella rete LoRaWAN con un basso consumo energetico su un lunghissimo raggio di circa 10Km.
  • Nella rete LoRaWAN, i dati vengono trasferiti su radiofrequenza (Le bande di frequenza senza licenza sono più comunemente utilizzate)
  • La rete LoRa è composta da componenti come i nodi finali, Gateway, Server di rete, Server di identità, Applicazioni e software LoRa.
  • La rete di comunicazione LoRaWAN è molto conveniente.

Vantaggi di LoRaWAN

  • Un gateway LoRa può comunicare e scambiare dati in modo efficace con più dispositivi di nodo finale
  • Le interferenze sono ridotte a disturbi trascurabili dalla modulazione dello spettro diffuso del chirp.
  • La tecnologia LoRaWAN è molto protetta con livelli di crittografia avanzati.
  • I dispositivi End basati su LoRa hanno una durata della batteria molto lunga.
  • La rete LoRaWAN ha una topologia semplice e facilmente comprensibile.
  • Le frequenze su cui vengono trasferiti i dati sono concesse in licenza gratuita, il che riduce notevolmente i costi operativi.
  • La tecnologia LoRa ha un raggio di trasmissione dati molto lungo, di solito diversi chilometri.
  • Il consumo di energia nella comunicazione dei dati è molto basso e conservativo.

Svantaggi

  • La velocità di trasmissione dati della rete di comunicazione LoRaWAN è bassa.
  • I canali di trasmissione dati delle bande di frequenza senza licenza possono essere soggetti a interferenze.
  • Il design della rete LoRaWAN non supporta la trasmissione di grandi carichi di dati.

Lorrawan Hstoria

LoRa esiste ormai da dieci anni ed è stato adottato da cento milioni di dispositivi in ​​tutto il mondo, portando un aumento dell'utilizzo dell'IoT.

In 2009, due amici che avevano lo stesso scopo (costruire una tecnologia a lungo raggio, modulazione a bassa potenza) incontrato in Francia. Nicholas Sornin e Olivier Seller hanno dedicato tempo e dedizione a questo sviluppo nonostante le battute d'arresto. Questo duo entra in contatto con François Sforza, che in seguito divenne il loro partner.

A maggio 2012, Semtech ha acquistato Cycleo con convinzione sulle capacità di LoRa ea febbraio 2015, È stata fondata LoRa Alliance e il protocollo è stato quindi chiamato LoRaWAN. Uno degli obiettivi di Semtech è semplificare e accelerare il processo necessario per sviluppare l'IoT rendendo disponibili nuovi servizi e prodotti. Ciò rende LoRa e LoRaWAN la scelta migliore per la creazione e la gestione dell'IoT.

LoRa e LoRaWAN in un nguscio

LoRa è una tecnologia di modulazione di frequenza sviluppata per l'intercomunione Wireless Local Area appartenente alla classe della tecnologia di cablaggio LPWAN.

LoRa, un sistema di Radiofrequenza wireless appartiene a Semtech. Questo è un pilastro e di LoRa Alliance. Da quando LoRa Alliance è stata fondata 2015, il numero di persone che entrano a far parte del team è aumentato costantemente.

LoRa e LoRaWAN in Csul testo

LoRa e LoRaWAN funzionano a bassa frequenza rispetto alle reti cellulari. Questo è chiamato spettro senza licenza. Globalmente, molte persone usano LoRa e LoRaWAN, principalmente le società e gli operatori di telecomunicazioni europei

Per garantire che la rete LoRaWAN copra molti paesi, gli operatori mobili hanno dedicato il loro tempo al suo sviluppo. Nonostante questo, la rete LoRaWAN non può coprire determinati paesi. Ciò è dovuto allo stato del mercato e alla sua storia.

L'ecosistema LAPWAN in via di sviluppo e LoRa, LoRaWAN

Il sistema LPWAN è nato anni fa. però, ha attirato l'attenzione solo pochi anni fa. Questo è dovuto a:

  • Con l'aggiunta di LPWAN cellulare, la velocità con cui le persone adottano LPWAN è alta.
  • LPWAN a livello cellulare ha generato molte reazioni.
  • Il mercato LPWAN sta registrando un elevato livello di crescita. Nel mercato non cellulare, de facto si sta sviluppando e subendo evoluzione ed è piuttosto giovane. Così, nonostante gli venga assegnata un'area limitata nel mercato IoT, LPWAN registra una crescita elevata.

Alcuni operatori, tuttavia, preferiscono mescolare cellulare e non cellulare dove possono. Orange preferisce LoRaWAN e LTE-M come complementi piuttosto che concorrenti.

La gamma bassa, Potenza e larghezza di banda come LoRaWAN Sstandard:

In una società francese chiamata Cycleo, gli ingegneri hanno lavorato sulla tecnologia delle onde di frequenza che ha prodotto LoRaWAN. Dopo un periodo di trattative, di 2012, SEMTECH aveva già acquistato Cycleo. LoRaWAN è stato formalmente sviluppato da LoRa Alliance e significa protocollo di livello MAC. Il protocollo LoRaWAN è utilizzato da oltre settanta operatori e LoRaWAN IoT è stato distribuito in più di cento paesi. LoRaWAN utilizza frequenze senza licenza specifiche per regione.

Ddifferenza tra LoRa e LoRaWAN

LoRa vs LoRaWAN può essere prima esaminato in termini di strati OSI, c'è una differenza tra LoRa e LoRaWAN. Ci sono tuttavia diversi livelli per questo modello. Il primo è lo strato fisico che è il LoRa che consente collegamenti di comunicazione a lunga distanza. LoRaWAN ha a che fare con il protocollo di comunicazione e la struttura del sistema. Semplicemente, LoRaWAN è la rete WAN.

LoRaWAN in Rete Pubblica e Rete Privata

LoRaWAN è stato creato per applicazioni e sensori che possono funzionare solo trasmettendo e ricevendo piccole quantità di dati occasionalmente su lunghe distanze in poche ore. La rete è principalmente definita dall'accessibilità dell'utente. Questa rete può essere privata o pubblica.

Il pubblico LoRaWAN:

Questo è utilizzato e regolato dagli operatori telefonici. La LoRaWAN pubblica supporta diverse applicazioni di diverse organizzazioni. Di seguito sono riportati i passaggi per ottenere questa connettività:

  • Acquista un abbonamento
  • Installare i sensori sul sito dell'operatore
  • Avvia i sensori
  • Ottieni i dati sul sedile dell'operatore e trasmettili a dove possono essere elaborati.

Rete LoRaWAN privata:

Le reti LoRaWAN private sono utili per una singola entità dopo l'installazione. In questa rete, un utente gestisce i suoi sensori IoT e la struttura della rete.

È possibile ottenere questa connessione con i seguenti passaggi sottoelencati:

  • Acquista il numero di gateway specifico che è ottimale per il tipo di connessione scelto.
  • Configura i sensori sul sito
  • Organizzare i sensori nei gateway.
  • Creare una connessione gateway-piattaforma di elaborazione dati.
  • Attiva i sensori.

Barries to Building Networks With LoRaWAN

LoRaWAN è ottimo per molte applicazioni ma non per una rete privata. Le ragioni sono:

La simultaneità di diversi gateway lascia spazio alle interferenze; quando LoRaWAN è in funzione, gira alla stessa frequenza e può accedere al traffico.

La ricezione dei messaggi non è assicurata.

Ci vuole molto lavoro dedicato al suo sviluppo; attualmente, nessun fornitore può fornire una soluzione end-to-end per LoRaWAN. La difficoltà è che devi lavorare con diversi fornitori per ottenere gateway, nodi e altre cose che compongono il sistema. Questo crea molto lavoro per l'utente.

Un circolo di doveri crea un enorme limite. Nelle reti pubbliche, l'uso della banda 868MHz comporta molte battute d'arresto. La durata media del tempo che un gateway può trasmettere in un determinato periodo non va oltre l'uno per cento. A causa di ciò, il carico di dati LoRaWAN, questo è, la quantità di dati trasmissibili in un determinato momento è limitata.

Tlui LoRa Aalleanza

La LoRa Alliance che è stata fondata nel 2015 è un'organizzazione senza scopo di lucro che dedica il suo tempo e il suo lavoro per vedere la coerenza di LPWAN, nonché la sua consapevolezza e promozione globale. La missione di LoRa Alliance è incoraggiare e accelerare la velocità con cui le persone adottano la rete LoRaWAN. Ciò si ottiene garantendo la sinergia di tutte le tecnologie e prodotti LoRaWAN, aiutare l'IoT a trasmettere un futuro più grande. La LoRa Alliance ha oltre cinquecento membri di diverse aziende. I membri di LoRa Alliance possono prendere parte a fiere che si svolgono a livello globale. I membri guadagnano anche dall'ecosistema attivo e dai contributori che forniscono soluzioni, prodotti e servizi per creare opportunità di business.

hCome posso stabilire una comunicazione LoRa full duplex tra due nodi?

L'obiettivo dell'IoT è aiutare i dispositivi di rilevamento convenzionali a condividere i dati con più dispositivi e fornire insieme un buon servizio. Per esempio, L'IoT può essere applicato in un ambiente per monitorare l'atmosfera e fornire informazioni o avvisi. Proprio come le tecnologie wireless a corto raggio vengono utilizzate all'interno, sono state messe in atto tecnologie per fornire una rete wireless esterna a lungo raggio come LoRa. Molte tecnologie sono state applicate per consentire il trasferimento di dati dai sensori che formano l'IoT. La trasmissione full duplex di dati implica semplicemente la portante del segnale indotta, simultaneo, trasferimento bidirezionale di dati in una particolare rete di comunicazione. In questa rete, due nodi fungono da ricetrasmettitore e hanno il protocollo LoRa.

Durante la trasmissione, qualsiasi trasmettitore vicino al ricevitore perderà completamente la sua capacità di ricevere e un breve periodo dopo il completamento della trasmissione. Un full-duplex necessita che le due frequenze coinvolte siano lontane l'una dall'altra e necessita anche di filtri sul ricevitore per impedire che il segnale provenga dal trasmettitore opposto. Anche, non è possibile trasmettere e ricevere dati contemporaneamente tra due nodi senza i consueti dispositivi LoRa utilizzati nei nodi. Possono essere sia riceventi che trasmittenti. Il gateway utilizza vari dispositivi LoRa a canale, quindi identifica un dispositivo che utilizza l'equivalente di circa otto dispositivi LoRa a nodo singolo.

La rete di comunicazione LoRaWAN è la risposta agli Smart Buildings e alle Smart Cities?

la rete di comunicazione LoRaWAN la risposta a Smart Buildings e Smart Cities

LoRaWAN offre una soluzione a bassa potenza per trasmettere con successo i dati a distanze lontane. Per arginare questo problema e coprire un'area più ampia, puoi costruire una rete mesh LoRaWAN. Questa rete consente di trasmettere dati su lunghe distanze perché un nodo funge da ripetitore. La rete mesh LoRaWAN garantisce la trasmissione dei dati e consente la costruzione di reti flessibili e più grandi che richiedono una piccola quantità di energia. La tecnologia LoRa è la scelta ideale per le città connesse perché ha una portata del segnale più lunga e consuma una potenza minima. La struttura della smart city LoRaWAN è facile ed economica da riparare e non necessita di licenza. Questa tecnologia può trasmettere e ricevere dati e può inviare messaggi ad aree remote.

LoRa e Raspberry Pi- Peer per offrire la comunicazione con Arduino

Un codice lampone può supportare sia Pi che Arduino rendendo la comunicazione tra queste due possibilità. La libreria della testata radio è la base e la base alla base della connessione Raspberry e Pi. Devi installarlo nel tuo IDE Arduino.

Per iniziare questo programma, importare la libreria Serial Peripheral Code per utilizzare BPI e anche la libreria RH_RF95 dalla testata radio. Questo è per effettuare la comunicazione LoRa.

Identifica il pin di Arduino a cui hai collegato il CS, RST, e pin INT di Arduino e LoRa.

Mostrare che verrà utilizzata una frequenza di 434 MHz sul modulo, quindi attivare il modulo.

Reimposta il modulo LoRa nella configurazione a dieci millisecondi.

Attivalo con il modulo che hai creato con la testa radio.

Imposta la potenza di trasmissione e la frequenza per il server LoRa.

Invia il pacchetto di dati tramite il modulo LoRa all'interno del loop infinito.

LoRa e MQTT

MQTT viene utilizzato per ottenere la comunicazione tra i server di rete e il gateway. I dati vengono comunicati tra più dispositivi tramite il protocollo MQTT. Il protocollo MQTT viene solitamente utilizzato per ridurre le interferenze nelle reti inaffidabili, suscettibile di interruzioni. Il server raccoglie questi messaggi e client che sono in grado di leggere e scrivere sul broker MQTT. Il cliente ha bisogno di identificare gli argomenti che desidera scrivere o iscriversi. Tutti gli argomenti possono essere selezionati. La maggior parte delle volte, il broker MQTT funziona sulla macchina del server. Il gateway scriverà il payload visibile ottenuto dal dispositivo con informazioni aggiuntive come la frequenza e l'ora in cui viene trasmesso un uplink. MQTT aiuta i dispositivi nell'integrazione dei dati intraprendente per le operazioni LoRaWAN private dei dati che sono messe in modo semplice in modo che un client possa capire. Il broker MQTT blocca anche gateway pericolosi dall'accesso agli uplink da altri gateway se configurato correttamente.

hArchitettura dell'hardware

Ingresso micro-americano: Questa funzione viene utilizzata per fornire alimentazione

Connettore USB (Ospite): questa è una porta di uscita per il Raspberry Pi

Potenza assorbita dal lampone

HDMI: interfaccia di uscita video digitale (HD)

Presa per cuffie

Interfaccia ethernet

hcome collegare l'hardware

Collega il tuo modulo gateway RHF0M01-868 a PR12 Bridge RHF4T002 a Raspberry Pi3

Collega il tuo connettore USB all'ingresso di alimentazione del tuo Raspberry usando un cavo USB

Collega l'adattatore da USB a UART, quindi al GP10 nel Raspberry Pi

Collega la tua USB a un adattatore UART e poi al tuo computer

Collegare l'ingresso USB a a 5 indietro per 2.1 Adattatore per amperometro tramite cavo micro-USB da 100 cm.

Sspesso Architettura

Arduino: Questo viene utilizzato per aprire la porta sensuale LoRaWAN con GPS e anche per trasmettere segnali ad essa

PuTTY: questo strumento include un terminale seriale e SSH utilizzato per controllare il Raspberry Pi. È anche un browser Internet utilizzato per accedere al server LoRaWAN dell'interfaccia RHF2001. Chrome sarà il migliore per questo).

hcome connetterti

1) Alimenta il tuo PC e collegalo al mastice

  1. un) controlla le tue connessioni
  2. B) Accedi al tuo file manager per configurare il tuo stucco
  3. C) Alimenta il tuo gateway
  4. D) Utilizzare RHF2S001 per il router utilizzando un cavo Ethernet
  5. e) Controllare l'indirizzo IP e l'indirizzo MAC

2) Ingrandisci il file system della tua scheda SD

3) Utilizzare il server RHF2001

4) Usa RHF76-052AM per configurare il tuo server LoRaWAN

LoRa IoT Kesso Cincustodito

Gateway LoRa: Questo dispositivo collega vari tipi di reti. L'LG01 collega la normale rete IP di Internet in un'unica, connessione senza interruzioni con la rete wireless LoRa.

Arduino: questa è una piattaforma elettronica che utilizza "software e hardware facili da usare".. È l'ideale per qualcuno che imposta un progetto interattivo.

Scudo LoRa: questo è usato per costruire un nodo sensore. Questo aggiunge alla scheda Arduino il wireless LoRa.

Scudo GPS LoRa: Questo costruisce sensori aggiungendo alla scheda Arduino LoRa wireless e sensori.

Sensori: ci sono diversi tipi di sensori; il relè, IED, ultrasonico, DHT11, fotosensibile, sensori di fiamma e cicalino.

LoRa Istruzioni per il kit di attrezzi

  • Installa Arduino IDE e 340 viaggio
  • Carica una libreria LoRa per Arduino installato.
  • Ottimizza l'ambiente di rete per configurare il gateway LG01-N.
  • Disporre i componenti e collegare in modo ottimale il gateway LG01-N a Internet.
  • Scarica uno strumento per mastice in modo da poter accedere a LG01-N utilizzando SSH
  • Testare la rete LoRaWAN
  • Configura un gateway nel server TTN
  • Configura il gateway LG01-N
  • Configurare una connessione del gateway al server di rete LoRaWAN.
  • Configura la frequenza di comunicazione LoRa del gateway verso la tua posizione specifica.
  • Stabilire un collegamento con il server delle applicazioni Cayenne
  • Controlla il replay con la comunicazione dei dati dall'applicazione LoRa ai dispositivi finali
  • Risolvere i problemi del sistema di rete.
  • Configura la crittografia dei dispositivi finali basata su LoRa e le protezioni GPS.
  • Configura il dispositivo ABP in TTN e caricalo su UNO

SAlcuni criteri da considerare prima di selezionare il provider di servizi IoT

I servizi di connessione che offrono:

Scopri il servizio di connessione offerto dal tuo provider di servizi. È necessario fornire servizi come la connessione IoT completa end-to-end. Valutare le capacità dei fornitori di servizi. Ciò di cui le persone hanno bisogno è un posto che possa dare loro i consigli di cui hanno bisogno e che dovrebbe essere in grado di fornire loro soluzioni IoT accurate e affidabili

è sì: e-sim consente a una persona di memorizzare vari profili operatore sul lato del proprio dispositivo. e-sim alvea il controllo dell'IoT

I requisiti di connessione: ogni utente ha una specifica esigenza di connessione che vuole soddisfare un fornitore di servizi. Assicurati che il tuo fornitore di servizi soddisfi questa esigenza e non si aggiunga al tuo problema.

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