Fokus pada LoRaWAN IoT Field

Peningkatan penggunaan LoRa untuk Internet of Things mempengaruhi, mengubah, dan menguruskan dunia kita di sekeliling kita. Teknologi ini telah memungkinkan kemajuan yang ketara dalam pertukaran data yang boleh dipercayai dengan pantas, dan telah menghasilkan peningkatan produktiviti untuk organisasi mulai dari perusahaan kecil hingga kota besar. Bahagian di bawah membincangkan kepentingan teknologi LoRa.

Teknologi LoRa Memacu Penggunaan IoT secara Global

Seolah-olah teknologi IoT semakin matang, dan terdapat pelbagai sebab mengapa rangkaian berasaskan LoRa semakin menjadi rangkaian pilihan bagi jurutera reka bentuk yang mengerjakan pelbagai aplikasi IoT canggih. Sudah tentu, kebolehpercayaan, keselamatan, dan skalabiliti adalah penting, tetapi kemampuan teknologi untuk beroperasi dalam jarak hingga 20 kilometer sambil menggunakan sebahagian kecil kuasa yang diperlukan oleh platform lain juga menarik. Ciri-ciri ini menjadikan LoRa sesuai untuk penghantaran data dua arah ke seluruh bangunan pintar, bandar pintar, malah antara negara, dan mereka akan membolehkan IoT memainkan peranan yang semakin penting dalam kehidupan hampir semua orang.

Kelebihan LoRaWAN

• Julat tinggi isyarat radio – sehingga 30 km di kawasan terbuka dan sehingga 8 km di bandar.
• Keupayaan penembusan unik isyarat radio – memberikan komunikasi yang stabil di tempat yang sukar dijangkau: telaga, ruang bawah tanah, jurang, dan lain-lain.
• Penggunaan kuasa yang sangat rendah – membolehkan peranti kekal dalam talian sehingga 10 tahun dari satu bateri:
  200nA dalam mod siap sedia
• 11 mA dalam mod penerimaan (Rx)
• 40menghantar mA (Tx) (+ 14dBm)
• Komunikasi dua hala – memberikan interaksi penuh dengan peranti, membolehkan tidak hanya mengambil bacaan, tetapi juga menghantar arahan kawalan.
• Kemas kini perisian jauh – membolehkan perisian peranti terminal berkelip jauh.
• Keselamatan tinggi penghantaran data – dibuat kerana penyulitan maklumat 128-bit dalam masa nyata dan pertukaran kunci (AES), menggunakan protokol kriptografi TLS.
• Penggunaan teknologi DSP moden, serta keupayaan pengoptimuman yang digabungkan dalam protokol LoRaWan, memastikan operasi hingga 1 juta peranti dalam rangkaian satu stesen pangkalan (5000 pcs setiap 1 persegi. Km untuk satu stesen pangkalan)
• Operasi dalam julat frekuensi 433 dan 868 MHz – tidak memerlukan izin khas untuk bekerja di rangkaian.

Kekurangan LoRaWAN

• Lebar jalur yang relatif rendah, berbeza bergantung pada teknologi penghantaran data yang digunakan pada lapisan fizikal, antara beberapa ratus bit / hingga beberapa puluh kbit / s.
• Kelewatan penghantaran data dari sensor ke aplikasi akhir, dikaitkan dengan masa penghantaran isyarat radio, boleh berkisar antara beberapa saat hingga beberapa puluh saat.
• Kekurangan satu standard yang menentukan lapisan fizikal dan kawalan akses media untuk rangkaian LPWAN tanpa wayar.
• Risiko kebisingan spektrum dalam julat frekuensi tidak berlesen.
• Teknologi modulasi LoRa milik, dipatenkan oleh Semetech.
• Mengehadkan kekuatan isyarat.

Aplikasi LoRaWAN IoT

1. Air&Pemeteran gas
2. Sistem Rumah Pintar
3. Pengesanan kebocoran
4. Pemantauan persekitaran
5. Pemantauan pengangkutan
6. Tenaga pintar
7. Pengurusan sisa
8. Keselamatan awam
9. Tempat letak kenderaan pintar
10. Kawalan pencahayaan
11. Perlombongan minyak dan gas
12. Mencari lokasi
13. Pertanian pintar
14. Ternakan
15. Langkah berjaga-jaga bencana

Cabaran 5G

Kerana kadar dan kekuatan isyaratnya yang tidak dapat ditandingi, 5Teknologi G semakin popular. Ini akan membolehkan peranti yang disambungkan berkongsi data hingga 50% lebih cepat dan lebih besar, membuka jalan untuk revolusi di semua industri.

Untuk membuat rangkaian 5G di lokasi tertentu, rangkaian khusus mesti dibina dari bawah ke atas. Walaupun 5G hadir sebelum 4G, ia memerlukan penghala moden, rangkaian kain, dan menara pemancar.

Infrastruktur ini mahal dan memerlukan banyak masa untuk dipasang. Menurut Suruhanjaya Eropah, membawa 5G ke mana-mana bandar dan bandar di Eropah akan menelan belanja € 500 bilion.

Selanjutnya, pelanggan dan pembekal menjadi suam-suam kuku mengenai teknologi 5G setakat ini kerana kesannya yang ditetapkan terhadap kesihatan manusia.

Mengapa LoRaWAN IoT dapat menggantikan rangkaian 5G untuk IoT

LoRa / LoRaWAN akan melakukan banyak aktiviti yang sama seperti 5G, walaupun pada kadar yang lebih perlahan dan lebih murah. Anda pasti akan menggunakan LoRa untuk menghantar video atau audio. Kelajuan LoRa adalah antara 0.3 dan 27 kilobit sesaat, yang memastikan bahawa penghantaran gambar akan memakan masa berjam-jam dan streaming video akan memakan masa beberapa dekad.

LoRa, selain itu, mempunyai banyak aplikasi lain.

Sistem ini dibuat untuk sensor IoT industri, bukan untuk elektronik pengguna. Ia digunakan untuk menghantar paket data kecil (sekitar 240 bait) dan tidak mempunyai timbunan IP rangkaian. Akibatnya, LoRa akan menyampaikan suhu, kelembapan, getaran, pencahayaan, dan perincian lain yang berkaitan.

Bagaimana dengan NB-IoT

IOT sempit (NB-IoT) rangkaian digunakan oleh komputer berkemampuan LoRa tertentu. NB-IoT adalah rangkaian kawasan luas berkuasa rendah (LPWAN) spesifikasi yang ditetapkan oleh organisasi yang sama yang menghasilkan protokol 4G dan 5G.

Untuk meletakkannya dengan cara lain, ini adalah teknologi selular yang:

• berfungsi bersama dengan LoRaWAN
• digunakan oleh telefon pintar berkemampuan 4G
• Sebaik sahaja 5G mudah dicapai, ia boleh terus digunakan untuk beberapa waktu.
• juga mempunyai lebar jalur yang lebih tinggi daripada LoRa sebagai teknologi selular.

NB-IoT tidak memerlukan pembinaan beberapa infrastruktur tertentu; ia hanya memerlukan pemasangan aplikasi. Akibatnya, rangkaian seperti ini akan meningkat dengan cepat sehingga menjangkau berjuta-juta pengguna. Walau bagaimanapun, berbanding dengan sistem LoRa, jumlah peranti sedemikian jauh lebih kecil.

Kelemahan terbesar ialah NB-IoT menggunakan banyak elektrik, yang menyebabkan bateri bateri cepat mati.

NB-IoT bergantung pada enkripsi hop-by-hop, yang semakin menjadi kuno, sementara LoRaWAN menggunakan enkripsi end-to-end, yang merupakan mekanisme protokol keselamatan baru.

Masa Depan LoRaWAN

AWS LoRaWAN IoT adalah masa depan LoRaWAN. AWS menyatukan LoRa dan IoT untuk membentuk satu platform awan yang dapat dikendalikan. Melalui gerbang LoRaWAN, Peranti LoRaWAN bersambung dengan AWS IoT Core. Peraturan AWS IoT akan menghantar mesej sistem LoRaWAN ke sumber AWS lain dan memprosesnya untuk memformat hasilnya.

Dasar perkhidmatan dan sistem yang perlu dikawal dan dihubungkan oleh AWS IoT Core dengan gerbang dan peranti LoRaWAN diuruskan oleh LoRaWAN AWS ​​IoT Core. Destinasi yang menentukan peraturan AWS IoT yang menyerahkan data sistem kepada penyedia lain juga diuruskan oleh LoRaWAN IoT Core.

Sejarah Perkembangan LoraWAN

LoRa ialah spektrum sebaran frekuensi yang dipatenkan. Dalam 2008, Syarikat Perancis Cycleo mempatenkan teknologi tersebut, dan dalam 2012 Semtech membelinya. Sejak saat itu, LoRaWAN berlepas. Semtech berjaya menarik perhatian IBM dan Cisco dalam teknologi baharu itu, yang kemudian memasuki LoRa Alliance.

LoRaWAN (Rangkaian jarak jauh yang luas) digunakan dalam spektrum frekuensi tanpa lesen.

Peranti dalam rangkaian LoRaWAN menghantar data secara tak segerak untuk dihantar ke get laluan. Beberapa gerbang yang menerima maklumat ini kemudian menghantar paket data ke pelayan berpusat pada rangkaian, dan dari sana ke pelayan aplikasi.

Perikatan LoRa ialah pihak yang mengawal protokol di seluruh dunia. Perikatan menyatukan 500 syarikat perkakasan dan perisian dan pengendali LoRaWAN.

Perkhidmatan komunikasi LoRaWAN disediakan oleh 42 pengendali di lebih daripada 250 bandar di seluruh dunia.

Bagaimana LoRaWAN Berfungsi

"LoRa IoT" (saluran yang menghubungkan peranti akhir ke pusat akses pengendali), dibina menggunakan teknologi LoRaWAN, boleh dicirikan oleh tiga ciri: "Jauh, autonomi dalam jangka masa yang panjang, dan ekonomi ”.

• Rangkaian LoRaWAN mempunyai kelajuan penggunaan yang tinggi (dari dua hari) dan pentauliahan mudah. Topologi bintang mencipta jejari liputan yang besar untuk setiap stesen pangkalan dan menghapuskan peralatan perantaraan.
• Terima kasih kepada ADR (Kadar Data Penalaan Automatik) mod, peranti akhir hanya aktif semasa pemindahan data. ini, ditambah dengan daya rendah pemancar itu sendiri, membolehkan peranti berfungsi secara autonomi sehingga 10 tahun dari satu bateri, serta meningkatkan bilangan peranti yang berkomunikasi dengan satu stesen pangkalan dan skala rangkaian.
• Kos rendah stesen pangkalan dan simpul akhir membolehkan beberapa penyelesaian dilaksanakan hingga 10 kali lebih murah berbanding sistem arus rendah seperti ZigBee atau GSM / GPRS.
• LoRa adalah standard terbuka, dan ini mengelakkan monopoli dan pergantungan kepada pengeluar peralatan tertentu. Satu lagi kelebihan keterbukaan ialah penyatuan pembangun dan pengilang menggunakan teknologi ini dalam satu pakatan, yang membolehkannya mengembangkan dan mempromosikannya dengan lebih cepat dan lebih cekap.

Kerana ciri-ciri ini, LoRaWAN sangat sesuai untuk sistem dengan keperluan tinggi untuk kestabilan komunikasi pada jarak jauh dan penggunaan kuasa yang rendah, membenarkan peranti akhir berfungsi secara autonomi dan tanpa mengecas semula untuk masa yang lama. Oleh itu, adalah mungkin untuk memasang pelbagai jenis peranti ke dalam satu sistem – lampu jalan, alat pengukur untuk penggunaan perumahan dan perkhidmatan komunal (elektrik, air, gas, haba), armada kenderaan (kawalan pergerakan, penggunaan bahan api), alat keselamatan (kawalan akses), dan lain-lain. , serta mewujudkan penyelesaian baru yang asasnya dalam bidang perkhidmatan komunikasi, pemantauan, telematik, telemekanik, menghantar, TANYA, APCS, rumah pintar dan sistem bandar pintar, dan lain-lain.

Penyebaran LoRaWAN

LoRaWAN biasanya diedarkan dalam spektrum tidak berlesen, membolehkan semua orang membina rangkaian IoT / LPWAN berasaskan LoRaWAN. Tiga model pelaksanaan mungkin berlaku kerana ini:

Berasaskan pengendali: Di bawah model konvensional ini, pengendali melabur untuk membina rangkaian nasional dan hanya menyediakan perkhidmatan penyambungan kepada pelanggannya.

Berasaskan perusahaan: Memandangkan LoRaWAN beroperasi dalam spektrum dan pintu masuk yang tidak berlesen adalah agak murah dan mudah dipasang, model ini membolehkan pelanggan komersial menubuhkan rangkaian peribadi mereka sendiri.

Model hibrid: Oleh kerana reka bentuknya yang terbuka, LoRaWAN menjadikan paradigma hibrid yang paling menarik, yang tidak dapat dilaksanakan atau sukar dalam teknologi LPWA atau Cellular IoT yang lain (kerana spektrum berlesen). Di dalam 3GPP, ada projek seperti CBRS, namun mereka masih dalam proses dan masih belum siap untuk penggunaan IoT berskala besar. Model ini membolehkan kolaborasi awam-swasta untuk berkongsi perbelanjaan dan penjualan rangkaian sambil tetap mengetatkan rangkaian di mana aplikasi dan perkhidmatan paling banyak berlaku. Oleh kerana beberapa pintu masuk akan menerima mesej LoRaWAN, dan pelayan rangkaian menghilangkan kelebihan, model ini mungkin. Dalam keadaan di mana rangkaian dikendalikan oleh beberapa operator / perusahaan, LoRa Alliance telah menerima seni bina perayauan yang membolehkan pengendali berkongsi rangkaian. Model ini mengurangkan perbelanjaan pengendali sementara masih menyediakan model perniagaan transformatif untuk menggunakan keupayaan IoT di mana yang paling diperlukan. Kami menggambarkan bagaimana skala potensi LoRaWAN dengan skala ketumpatan pintu masuk di bahagian akhir kertas.