Pełne zrozumienie LoRa i LoRaWAN

LoRa to technologia bezprzewodowa o częstotliwości radiowej dalekiego zasięgu. Indukowanie, Sieci rozległe małej mocy (LPWAN) do przesyłania danych przez dłuższy zasięg do 10 km. LoRaWAN to licencjonowany i nielicencjonowany protokół częstotliwości LPWAN, za pośrednictwem którego IoT wywołany technologią Lora (Internet przedmiotów) osiągnięto łączność.

Wstęp

Możesz pomyśleć, globalizacja świata nie zwalnia w najbliższym czasie. Zgadnij jeszcze raz. Proces nie jest tak płynny, jak mogłoby się wydawać. Globalizacja jest po prostu, izolacja. I żeby tak się stało, musi zostać osiągnięta optymalna komunikacja między fizycznymi urządzeniami technologicznymi, czujniki, urządzenia elektroniczne i oprogramowanie na całym świecie poprzez odpowiednie kanały transmisji, w procesie znanym jako Łączność z Internetem rzeczy. Rosnąca liczba i coraz lepsze technicznie urządzenia technologiczne bez równorzędnego zaawansowania w ich środkach lub technikach komunikacji spowodowały globalizację i IoT dylemat łączności LOra oraz LORAWAN zostały zaprojektowane do rozwiązania.

Co to jest LOra?

LoRa to technologia, która zapewnia środowisko LPWAN LoRaWAN, za pośrednictwem którego urządzenia o niskim poborze mocy mogą przesyłać dane z modulowanym widmem radiowym Chirp częstotliwościami bezlicencyjnymi i licencjonowanymi na bardzo daleki zasięg dziesiątek kilometrów. Słowo LoRa to akronim ukuty z pierwszych dwóch liter słów Tong Na zewnątrzge. Technologia Lora działa jako modulacja dla sieci rozległych o małej mocy (LPWAN) i wpływa na transmisję i komunikację tych typów sieci na kilka sposobów::

• LoRa standaryzuje sieci rozległe (WANS) zwiększając ich zasięgi komunikacyjne nawet o kilka kilometrów. Robi to i jednocześnie zmniejsza energię potrzebną do transmisji. LoRa i LoRaWAN mogą to osiągnąć, zmniejszając liczbę przepustowości wykorzystywanych w transmisji.
• Modulacja widma chipowego dla częstotliwości technologii LoRa, zwiększa wydajność transmisji danych, zmniejszając prawdopodobieństwo wystąpienia zakłóceń do prawie 0%.

Technologia Lora składa się z dwóch głównych części, które działają razem jako jedna jednostka.

• Technologia LoRa lub warstwa fizyczna: Warstwa fizyczna LoRa to warstwa sprzętowa, która definiuje łącze – w postaci chipu LoRa, który nadaje specjację elektryczną danych – poprzez które komunikacja urządzeń może odbywać się w połączeniu IoT.
• Protokół, znana również jako warstwa komunikacyjna – która jest zbudowana na warstwie fizycznej LoRa – która zarządza bezpieczeństwem, integralność i inne powiązane czynniki przesyłanych danych, a także monitoruje proces komunikacji indukowany przez technologię LoRa w projekcie IoT.

Powyższe LoRa vs LoRaWAN ”Wyjaśnienie pozwala nam zobaczyć, że połączenie LoRa + LoRaWAN sprawia, że ​​cała sieć komunikacyjna LoRa jest siecią rozległą o niskim poborze mocy (LPWAN).

Jak dokładnie LoRaWAN działa jako LPWAN?? Możesz się zastanawiać.

LPodstawy sieci oRaWAN

Technologia LoRa wykorzystuje wiele sieci rozległych o małej mocy, ale, LoRaWAN jest używany częściej niż inne.

Sieć LoRaWAN odpowiada za protokół komunikacyjny systemu LoRa, w skład którego wchodzą:, zapewnienie bezpieczeństwa i integralności danych przesyłanych za pomocą technologii LoRa. LoRa i LoRaWAN są spółkami zależnymi LoRa Alliance. Z pomocą technologii LoRa, LoRaWAN pomaga przesyłać dane na średnią odległość 9 km. LoRaWAN ma architekturę sieciową o gwiaździstej topologicznej strukturze połączeń. Skonfigurowany, aby umożliwić optymalną transmisję danych w komunikacji między serwerem sieciowym a węzłami sensorycznymi LoRa.

W sieci LoRaWAN dane są przesyłane za pośrednictwem częstotliwości radiowych, mogą to być pasma częstotliwości wolne od licencji, które są specyficzne dla niektórych regionów, takich jak; 915 MHz i 868 MHz odpowiednio dla Ameryki Północnej i Europy. LUB, dane mogą być przesyłane w licencjonowanych pasmach częstotliwości.

Możesz pomyśleć i oczywiście, rozsądne jest założenie, że na osiągnięcie takiego wyczynu zużywa się dużo energii i mocy.

Zgadnij co?

Jesteś w błędzie. Zużycie energii jest znacznie niższe w porównaniu z innymi sieciami komunikacyjnymi o mniejszym zasięgu.

Jak to zostało osiągnięte?? Możesz się zastanawiać.

Pewne prawo naukowe wywnioskowało, że zasięg dowolnej sieci rozległej można zwiększyć tylko przez zwiększenie zużycia energii lub zmniejszenie przepustowości.

Innymi słowy, Sieć LoRaWAN umożliwia energooszczędnym urządzeniom elektronicznym komunikację za pośrednictwem bezprzewodowego połączenia dalekiego zasięgu z aplikacjami z dostępem do Internetu.

LStos Technologiczny oRaWAN

Stos technologiczny LoRaWAN to serwer technologiczny LoRaWAN wyposażony w funkcje, które można łatwo zintegrować z siecią LoRaWAN i wykorzystać do zarządzania bramami sieciowymi, użytkownicy, urządzenia i aplikacje. Specyficzne cechy stosu technologicznego LoRaWAN są zazwyczaj specyficzne dla marki, chociaż, typowy stos technologiczny LoRaWAN powinien być kompatybilny z A, b, Tryby pracy C, wszystkie parametry regionalne, a także wszystkie wersje LoRaWAN.

Niektóre inne cechy wspólne dla wszystkich stosów technologicznych LoRaWAN obejmują::

• Zapewnienie bezpieczeństwa; Stosy technologiczne LoRaWAN oferują i zarządzają bezpieczeństwem sieci LoRaWAN dzięki najnowocześniejszym zabezpieczeniom szyfrowania i zapewnieniu potwierdzenia tożsamości przed uzyskaniem przez dowolnego użytkownika sesji w sieci LoRaWAN.
• Konstrukcja stosów LoRaWAN pozwala im służyć jako standardowa integracja w rozwiązaniach protokołu LoRaWAN.
• Stosy LoRaWAN mogą być używane do konfigurowania i optymalizacji bram sieciowych LoRaWAN w celu poprawy wydajności, zmniejszyć zużycie energii, a tym samym, koszt.

Niektóre przykłady marek stosów LoRaWAN obejmują The Things Network Stack V3, Stosy sieciowe Semtech LoRaWAN itp..

Elementy sieci LoRaWAN: Wstęp

LoRaWAN umożliwia stabilne połączenie internetowe z urządzeniami o niskim poborze mocy

Sieć LoRaWAN działa poprzez kolektywne funkcjonowanie różnych elementów. Niektóre z nich obejmują:

• Częstotliwość, z jaką odbywa się komunikacja. Częstotliwości mogą być licencjonowane lub nielicencjonowane.
• Węzły końcowe lub urządzenia: Węzeł końcowy to urządzenie lub dowolny obiekt, który jest wyposażony w nadajnik częstotliwości i inne cechy umożliwiające komunikację o niskim poborze mocy z bramą LoRaWAN.
• wejście: anteny odbiorcze i nadawcze sygnału.
• Network Server kontroluje oprogramowanie, które nadzoruje prawidłowy routing wszystkich przesyłanych danych.
• Oprogramowanie aplikacyjne uruchomione na serwerze sieciowym.

Urządzenia końcowe oparte na LoRa

Urządzenia końcowe oparte na LoRa, zwane również węzłami LoRa End. Węzeł LoRa End to urządzenie, które jest zwykle zasilane bateryjnie i jest wyposażone w komponenty, które go obdarzają, cechy, umożliwienie komunikacji z bramą LoRa w sieci komunikacyjnej LoRaWAN.

Urządzenia końcowe oparte na LoRa są wyposażone w płytkę drukowaną LoRa, moduł radiowy i drukowane anteny do bezprzewodowej komunikacji sygnału z bramą LoRa.

Węzły LoRa są również wyposażone w czujniki mikroprocesorowe do wykrywania i przetwarzania sygnałów oraz określonych zmian i działań.

Niektóre urządzenia końcowe oparte na LoRa są wyposażone w czujniki, które mogą:;

• Wykryj temperaturę,
• Może wykrywać i nagrywać ruch
• Potrafi wykryć upadek

Notatka: W sieci LoRaWAN, Dwa urządzenia końcowe oparte na LoRa Nie mogę komunikować się bezpośrednio bez użycia bramki LoRa.

Bramki LoRa

A Bramka LoRa jest urządzeniem zasilanym elektrycznie w komunikacji LoRa i LoRaWAN Połączenie sieciowe, które może przyjmować sygnały przesyłane przez urządzenia węzła końcowego, przetworzyć sygnał, a następnie skierować go do odpowiedniej aplikacji LoRa. Typowe połączenie sieciowe LoRaWAN zwykle obejmuje więcej niż jedną bramę.

Bramki LoRa są wyposażone w następujące niewymienione funkcje i komponenty;

• Mikroprocesor używany do przetwarzania danych.
• Płytka drukowana z modułem radiowym, wykorzystywane w komunikacji częstotliwości radiowych.
• Port Ethernet i kabel, które umożliwiają bramom dostęp do Internetu.

Bramki LoRa są zaprojektowane do jednoczesnego słuchania wielu częstotliwości radiowych jednocześnie.

Dostępne są różne marki bramek LoRa, a każda z nich ma określone funkcje oprócz tych ogólnych.

Serwer sieciowy LoRa

• Serwer sieciowy LoRa nadzoruje i zarządza całym procesem komunikacji. Najczęściej są to platformy chmurowe sieci LoRaWAN i za pośrednictwem oprogramowania aplikacyjnego zainstalowanego w systemie chmurowym odpowiadają przede wszystkim:
• Zapewnienie bezpieczeństwa połączenia LoRaWAN poprzez zapewnienie, że serwer aplikacji prawidłowo weryfikuje autentyczność tożsamości każdego urządzenia użytkownika przed przyznaniem serwera, a także zapobieganie zakłóceniom.
• Nadzorowanie i zapewnienie prawidłowego dwukierunkowego routingu danych. To jest, albo z węzłów KOŃCOWYCH do konkretnych aplikacji LoRa za pomocą UPLINKu lub komunikacji danych z aplikacji LoRa do węzłów końcowych.
• Optymalizacja żywotności baterii urządzeń końcowych opartych na LoRa w celu utrzymania ich żywotności, a także zachowania integralności i wydajności całej sieci komunikacyjnej LoRa i LoRaWAN.

Serwer sieciowy LoRa musi być kompatybilny ze wszystkimi dostępnymi wersjami LoRaWAN.

Serwer aplikacji LoRa

Główną funkcją serwera aplikacji LoRa jest dekodowanie i przetwarzanie danych przesyłanych z węzłów końcowych LoRa do aplikacji LoRa oraz kodowanie danych przesyłanych przez aplikacje LoRa do węzłów końcowych. Większość marek serwerów aplikacji LoRa zapewnia elastyczność łatwego łączenia systemu zarządzania danymi osobowymi w chmurze z siecią Lora.

Elementy sieci LoRaWAN: Uruchomienie urządzenia

Aby urządzenie uzyskało sesję w sieci komunikacyjnej LoRaWAN, tożsamość musi zostać potwierdzona poprzez procedurę dołączania obejmującą proces aktywacji, w którym określone klucze i kody zostaną wygenerowane i udostępnione urządzeniu w celu uruchomienia go w urządzeniu końcowym LoRa.

Elementy sieci LoRaWAN: Bezpieczeństwo

LoRaWAN ma bardzo standardowy system szyfrowania i bezpieczeństwa. System bezpieczeństwa LoRa jest podzielony na dwie główne różne, ale wzajemnie powiązane warstwy.

Nazywają się one bezpieczeństwem sieci i aplikacji. Warstwa szyfrowania sieci zleca tożsamość i integralność węzła końcowego LoRa.

Bezpieczeństwo aplikacji zapewnia, że ​​właściciel chmury sieciowej, z której korzystasz, nie ma dostępu do Twoich danych, jako użytkownik końcowy.

Sieć LoRaWAN jest również zintegrowana z kolejnymi dwoma wyróżniającymi się warstwami zaawansowanych kodów szyfrujących. Oni są:

• Unikalny algorytm 128-bitowy Klucz sesji sieciowej który jest współdzielony i rozpoznawany przez węzły końcowe LoRa i serwer sieciowy.
• Unikalny algorytm 128-bitowego klucza sesji aplikacji, który jest rozpoznawany i udostępniany na dźwigni aplikacji w połączeniu końcowym.

Protokół komunikacyjny LoRaWAN szyfruje dane przesyłane w sieci LoRaWAN. Ponieważ dane są przesyłane na normalnej częstotliwości radiowej, muszą być szyfrowane za pomocą innego mechanizmu lub protokołu. Wszystkie dane w sieci LoRaWAN są zwykle szyfrowane dwukrotnie.

W typowej sieci komunikacyjnej LoRaWAN przepływ danych szyfrujących obejmuje::

• Węzły końcowe najpierw szyfrują dane, które zebrały za pomocą swoich czujników.
• Dane zaszyfrowane w węźle są następnie kodowane za pomocą drugiej warstwy szyfrowania za pomocą protokołu LoRaWAN.
• Następnie dane zaszyfrowane przez węzeł i LoRaWAN są następnie przesyłane do bramy LoRa, która z kolei przesyła dane przez Internet do aplikacji LoRa.
• Serwer sieciowy, który zarządza tą transmisją, a także udostępnia klucze sesji sieciowej urządzeniom końcowym, następnie dekoduje szyfrowanie węzła za pomocą posiadanych kluczy sesji sieciowej i przesyła dane do serwera aplikacji.
• Pozostałe szyfrowanie węzłów na danych jest następnie dekodowane przez serwer aplikacji za pomocą klucza sesji aplikacji.

Procedura łączenia LoRa

Aktywacja nowego urządzenia dołączającego do sieci komunikacyjnej LoRa może zostać zakończona przez jeden z dwóch niżej wymienionych procesów:

• Aktywacja przez personalizację (ABP)
• Aktywacja Over-The-Air (OTAA)

Pod koniec procesu aktywacji, zarówno klucz sesji sieciowej, jak i klucz sesji aplikacji zostałyby udostępnione nowemu urządzeniu, które będzie teraz określane jako urządzenie węzła końcowego.

Aktywacja przez personalizację (ABP)

Metoda ABP łączenia się z siecią LoRa polega na dodaniu nowego urządzenia bez posiadania określonych kluczy sesji, takich jak AppEUI, DevEUI, itp. udostępniony z nim. Zamiast, klucze sesji, w tym, FNwk_SIntKey i około trzech innych, będą przechowywane bezpośrednio w urządzeniu końcowym. Urządzenie można aktywować za pośrednictwem procesu ABP tylko wtedy, gdy posiada już wymagane informacje o uczestnictwie w sieci LoRa, na starcie.

Aktywacja Over-The-Air (OTAA)

Procedura aktywacji bezprzewodowej obejmuje bezpośrednią komunikację między Urządzeniem końcowym a serwerem sieciowym. Ten proces aktywacji jest wybierany tylko po zresetowaniu urządzenia końcowego.

Proces OTAA obejmuje::

• Nowe urządzenie wysyła określoną wiadomość z żądaniem do sieci LoRaWAN do serwera sieci LoRa.
• Serwer sieciowy odbiera wiadomość i interpretuje ją jako nieważną lub prawidłową. Jeśli ważny, generowany jest klucz uwierzytelniający lub sesyjny

Klasy urządzeń LoRa

Mnogość dziedzin, w których można zastosować LoRa, dała początek kategoryzacji różnych urządzeń LoRaWAN na różne klasy.

Trzy klasy urządzeń LoRa to klasa A, B i C.

Urządzenia LoRa KLASY A

Wyłączną odpowiedzialność za inicjowanie komunikacji w sieci LoRaWAN ponoszą urządzenia końcowe klasy A. Serwer sieciowy nie jest w stanie zainicjować komunikacji w komunikacji klasy A. Urządzenie końcowe klasy A inicjuje komunikację, wysyłając dane w określonym paśmie częstotliwości radiowej do aplikacji LoRa. Następnie będzie nasłuchiwać i czekać na dane odebrane na tej konkretnej częstotliwości. Jeśli bramka LoRa nie może odebrać informacji. Urządzenie z węzłem końcowym będzie następnie nasłuchiwać innej częstotliwości, z którą bramy LoRa i serwery sieciowe są bardziej zaznajomione. Aby sprawdzić, czy dane zostały zaakceptowane na tej częstotliwości, a nie na tej, na której zostały przekazane;.

• Wszystkie urządzenia końcowe LoRaWAN muszą być w stanie obsługiwać klasę A.
• Urządzenia LoRa klasy A są dwukierunkowe, przy czym każdej transmisji danych w łączu w górę z urządzeń końcowych do aplikacji LoRa towarzyszą dwie krótkie transmisje danych w łączu w dół z aplikacji do węzłów końcowych.
• Typ protokołu ALOHA jest obserwowany w urządzeniach klasy A LoRa
• Urządzenia klasy A są bardzo wydajne, ponieważ można zoptymalizować zużycie energii, a tym samym, może pracować na najniższym poziomie mocy ze wszystkich klas.

Urządzenia LoRa klasy B

Urządzenia LoRa klasy B są zasilane bateryjnie i chociaż, podobny w działaniu do klasy A, zużywa więcej mocy w porównaniu do klasy A. Ponieważ, Urządzenie końcowe nie przechodzi automatycznie w stan hibernacji, gdy nie szuka podłączonych sygnałów. Sporadycznie otwierane są okna połączeń do komunikacji danych między bramkami LoRa a urządzeniem końcowym w określonej okresowej synchronizacji ze sobą.

Urządzenia LoRa klasy C

Urządzenia LoRa klasy C mają największy pobór mocy spośród wszystkich klas urządzeń końcowych LoRa. Urządzenia końcowe zawsze aktywnie wysyłają sygnały na częstotliwościach radiowych do bram LoRa i jednocześnie nasłuchują częstotliwości. Urządzenia klasy C LoRa to węzły końcowe, które zapewniają elastyczność i wygodę wysyłania danych w dowolnym momencie.. Urządzenia klasy C są również zasilane bateryjnie.

Serwer tożsamości

Serwer tożsamości potwierdza tożsamość użytkowników dołączających do sieci LoRa. W sieci LoRaWAN, serwer tożsamości rejestruje urządzenia, bramy, użytkownicy i aplikacje. W pewien sposób, Tożsamość jest podstawą sieci LoRaWAN, ponieważ umożliwia jej działanie na wielu urządzeniach i w różnych lokalizacjach na świecie.

Modulacja

LoRa to opatentowany projekt modulacji widma rozproszonego, który pochodzi z Chirp Spread Spectrum. Widmo rozproszone Chirp moduluje częstotliwość sieci komunikacyjnej LoRaWAN poprzez wymianę szybkości transmisji danych w określonej szerokości pasma dla czułości. Optymalizuje to wydajność sieci, a także jednocześnie rozszerza zasięg komunikacji sieci LoRa przy zachowaniu określonej przepustowości.

Faktualność

Sieć LoRaWAN transmituje komunikację przez bezprzewodowe pasma częstotliwości radiowej, które mogą być licencjonowane lub nielicencjonowane. Częstotliwości radiowe bez licencji są bezpłatne, ale, są bardziej podatne na zakłócenia w porównaniu do częstotliwości licencjonowanych.

Sekretem skuteczności komunikacji LoRa i LoRaWAN jest genialny projekt sieci komunikacyjnej LoRaWAN, która wykorzystuje widmo Chip Spread do modulowania częstotliwości, gdy dane są przesyłane na określonej częstotliwości. W taki sposób, że, nawet komunikacja LoRa za pośrednictwem wolnej od licencji częstotliwości radiowej z minimalnymi lub zerowymi szansami na zakłócenia. Jednocześnie czyniąc połączenie tańszym, ale bardziej wydajnym i umożliwiając transmisję danych na duże odległości.

W sieciach komunikacyjnych LoRa i LoRaWAN, określone częstotliwości można skonfigurować za pomocą radiotelefonów LoRa i zegarów LoRa specyficznych dla wielu różnych aplikacji LoRa.

Kilka przykładów częstotliwości radiowych MHz bez licencji.

Azja: 169MHz, 433MHz

Ameryka północna: 915 MHz

Względy prawne dotyczące LoRa przy użyciu częstotliwości bez licencji

Ponieważ LoRa i LoRaWAN przesyłają dane w pasmach częstotliwości radiowych. LoRa Network wykorzystuje przede wszystkim częstotliwości wolne od licencji, to znaczy, częstotliwości, przez które nie musisz uzyskać rządowej licencji na nadawanie sygnałów. Częstotliwości wolne od licencji są specyficzne dla każdego regionu geograficznego i lokalizacji. Ze względów bezpieczeństwa i wydajności. Rząd każdego regionu marszczy brwi na nadawanie w paśmie częstotliwości, które nie jest określone w Twojej lokalizacji. W związku z tym, podczas korzystania z sieci LoRa, Twoje radia i zegary LoRa muszą być skonfigurowane do pasm częstotliwości specyficznych dla Twojej lokalizacji.

Uwzględnienie przepustowości LoRaWAN

Bajty danych w postaci cyfrowej są przesyłane w sieci LoRaWAN.

Sieć LoRaWAN Szybkość transmisji danych jest ograniczona do około 100 bajty, tylko taka ilość danych może być efektywnie przekazywana na raz między pojedynczym urządzeniem z węzłem końcowym a bramą. Chociaż sieć LoRaWAN często wymaga jednoczesnej komunikacji między wieloma końcowymi urządzeniami węzłowymi i pojedynczą bramą.

Adaptacyjna szybkość transmisji danych

Szybkość transmisji danych w sieci komunikacyjnej LoRaWAN jest adaptacyjna w sensie jej dynamizmu w wymianie szybkości danych dla większej wrażliwości oraz selekcji sieciowej tylko określonych danych, prowadzące do zmniejszenia szybkości transmisji danych w ramach komunikacji LoRaWAN. Modulowana częstotliwość LoRaWAN Spread Spectrum zapobiega wzajemnemu zakłócaniu się różnych szybkości transmisji danych. A tym samym, optymalizacja wydajności bramek i całej sieci.

Zakres LoRa

Technologia LoRa opiera się na zmniejszeniu koncentracji przepustowości w celu zwiększenia zasięgu i zmniejszenia zużycia energii do transmisji danych o niewielkich rozmiarach na duże odległości.

Na LoRa-Range może mieć również wpływ fizyczna lokalizacja. Zasięg konkretnej wersji LoRaWAN będzie krótszy w zurbanizowanej społeczności wypełnionej skupiskami budynków, w porównaniu do społeczności wiejskiej, która ma coraz mniej przestrzenne budynki gospodarcze, a co za tym idzie, mniejsze szanse na zakłócenie częstotliwości transmisji.

Czy LoRaWAN jest lepszy od swoich konkurentów??

Sieci komunikacyjne LoRa i LoRaWAN są po prostu lepsze od innych.

LoRaWAN, poza tym, że jest to najczęściej używana bezprzewodowa sieć rozległa o niskim poborze mocy, inne opcje łączności LPWAN, takie jak NB-IoT, nie są tak opłacalne jak LoRaWAN. Przepustowość sieci komunikacyjnej LoRaWAN jest stosunkowo niższa niż w przypadku innych sieci LPWAN, co zapewnia jej większy zasięg i większy zasięg w porównaniu z konkurencją. Także, Przepustowość sieci komunikacyjnej LoRaWAN jest stosunkowo niższa niż w przypadku innych sieci LPWAN, co zapewnia jej większy zasięg i większy zasięg w porównaniu z konkurencją, w zastosowaniu LoRaWAN w inteligentnym wodomierzu do nawadniania w przemyśle i normalnych gospodarstwach domowych. Czujniki i technologia LoRaWAN rozszerzają się również na aplikacje inteligentnych budynków, w których technologia LoRa może być wykorzystywana do monitorowania określonych warunków atmosferycznych, takich jak; temperatura, wilgotność. Szybko zyskuje również zastosowanie technologii LoRa w ochronie i ogólnym utrzymaniu budynków. Natomiast, zastosowanie innych sieci LPWAN jest w porównaniu bardzo ograniczone.

Cechy LoRa i LoRaWAN

• Sieć LoRaWAN ma przepustowość 125 kHz
• Minimalna średnia żywotność baterii urządzeń końcowych opartych na LoRa wynosi 7 lat.
• Bramy mają prąd szczytowy i uśpienia około 32 odpowiednio miliamper i 1 mikroamper.
• Wszystkie dane przesyłane w sieci LoRaWAN są szyfrowane dwukrotnie
• Urządzenia mogą komunikować się i przesyłać dane w sieci LoRaWAN przy niskim poborze mocy na bardzo daleki zasięg około 10Km.
• W sieci LoRaWAN, dane są przesyłane na częstotliwości radiowej (Częściej używane są pasma częstotliwości bez licencji)
• Sieć LoRa składa się z komponentów takich jak węzły końcowe, Bramy, Serwery sieciowe, Serwery tożsamości, Aplikacje i oprogramowanie LoRa.
• Sieć komunikacyjna LoRaWAN jest bardzo opłacalna.

Zalety LoRaWAN

• Brama LoRa może skutecznie komunikować się i wymieniać dane z wieloma urządzeniami węzłowymi
• Zakłócenia są zredukowane do nieistotnych zakłóceń dzięki modulacji widma rozproszonego chirp.
• Technologia LoRaWAN jest bardzo bezpieczna dzięki zaawansowanym warstwom szyfrowania.
• Urządzenia końcowe oparte na LoRa mają bardzo długą żywotność baterii.
• Sieć LoRaWAN ma prostą i łatwo zrozumiałą topologię.
• Częstotliwości, na które przesyłane są dane, są objęte licencją, co znacznie obniża koszty eksploatacji.
• Technologia LoRa charakteryzuje się bardzo dużym zasięgiem transmisji danych, zwykle kilka kilometrów.
• Zużycie energii w transmisji danych jest bardzo niskie i konserwatywne.

Niedogodności

• Szybkość transmisji danych w sieci komunikacyjnej LoRaWAN jest niska.
• Kanały transmisji danych w nielicencjonowanych pasmach częstotliwości mogą być podatne na zakłócenia.
• Konstrukcja sieci LoRaWAN nie obsługuje transmisji dużego obciążenia danych.

LoRaWAN History

LoRa istnieje już od dziesięciu lat i została przyjęta przez sto milionów urządzeń na całym świecie, zwiększenie wykorzystania IoT.

w 2009, dwóch przyjaciół, którzy mieli ten sam cel (budowanie technologii dalekiego zasięgu, modulacja małej mocy) spotkali się we Francji. Nicholas Sornin i Olivier Seller poświęcili swój czas i poświęcenie na ten rozwój pomimo niepowodzeń. Ten duet nawiązał kontakt z François Sforza, który później został ich partnerem.

W maju 2012, Semtech kupił cycleo z przekonaniem o możliwościach LoRa i w lutym 2015, Utworzono LoRa Alliance, a protokół został następnie nazwany LoRaWAN. Jednym z celów Semtech jest uproszczenie i przyspieszenie procesu potrzebnego do rozwoju IoT poprzez udostępnienie nowych usług i produktów. To sprawia, że ​​LoRa i LoRaWAN to najlepszy wybór w budowaniu i zarządzaniu IoT.

LoRa oraz LoRaWAN w a nw skrócie

LoRa to technologia modulacji częstotliwości opracowana dla bezprzewodowej komunikacji lokalnej Local Area należąca do klasy technologii okablowania LPWAN.

LoRa, bezprzewodowy system radiofrekwencji należy do firmy Semtech. To filar LoRa Alliance. Odkąd powstała LoRa Alliance w 2015, liczba osób dołączających do zespołu stale rośnie.

LoRa oraz LoRaWAN w Context

LoRa i LoRaWAN działają na niskiej częstotliwości w porównaniu do sieci komórkowych. Nazywa się to widmem nielicencjonowanym. Globalnie, wiele osób korzysta z LoRa i LoRaWAN, głównie europejskich firm i operatorów telekomunikacyjnych

Aby zapewnić, że sieć LoRaWAN obejmuje wiele krajów, operatorzy komórkowi poświęcili swój czas na jego rozwój. Pomimo tego, sieć LoRaWAN nie może obejmować niektórych krajów. Wynika to ze stanu rynku i jego historii.

Rozwijający się ekosystem LAPWAN i LoRa, LoRaWAN

System LPWAN powstał wiele lat temu. Jednakże, zwrócił na siebie uwagę zaledwie kilka lat temu. Jest to spowodowane:

• Z dodatkiem komórkowego LPWAN, tempo, w jakim ludzie przyjmują LPWAN, jest wysokie.
• LPWAN na poziomie komórkowym wywołał spore reakcje.
• Rynek LPWAN przeżywa wysoki poziom wzrostu. Na rynku niekomórkowym, de facto rozwija się i przechodzi ewolucję i jest raczej młody. Więc, pomimo ograniczonego obszaru na rynku IoT, LPWAN osiąga wysoki wzrost.

Niektórzy operatorzy wolą jednak mieszać komórkowe i niekomórkowe tam, gdzie mogą. Orange woli LoRaWAN i LTE-M jako uzupełnienie niż konkurencję.

Niski zakres, Moc i przepustowość jako LoRaWAN Sstandardowa:

We francuskiej firmie Cycleo, inżynierowie pracowali nad technologią fal częstotliwości, która przyniosła LoRaWAN. Po pewnym okresie negocjacji, za pomocą 2012, SEMTECH kupił już Cycleo. LoRaWAN został formalnie opracowany przez LoRa Alliance i oznacza protokół warstwy MAC. Protokół LoRaWAN jest używany przez ponad siedemdziesięciu operatorów, a LoRaWAN IoT został rozesłany do ponad stu krajów. LoRaWAN wykorzystuje specyficzne dla regionu częstotliwości wolne od licencji.

Dróżnica między LoRa oraz LoRaWAN

LoRa vs LoRaWAN można najpierw zbadać pod kątem warstw OSI, istnieje różnica między LoRa i LoRaWAN. Istnieją jednak różne warstwy tego modelu. Pierwsza to warstwa fizyczna, którą jest LoRa, która umożliwia dalekobieżne łącza komunikacyjne. LoRaWAN ma związek z protokołem komunikacyjnym i strukturą systemu. Po prostu, LoRaWAN to sieć WAN.

LoRaWAN w sieci publicznej i sieci prywatnej

LoRaWAN został stworzony dla aplikacji i czujników, które mogą działać tylko poprzez wysyłanie i odbieranie niewielkich ilości danych okazjonalnie na duże odległości w ciągu kilku godzin. Sieć jest w dużej mierze definiowana przez dostępność użytkownika. Ta sieć może być prywatna lub publiczna.

Publiczna LoRaWAN:

Jest to wykorzystywane i regulowane przez operatorów telefonicznych. Publiczna sieć LoRaWAN obsługuje kilka aplikacji z kilku organizacji. Poniżej znajdują się kroki, aby osiągnąć tę łączność:

• Kup subskrypcję
• Zainstaluj czujniki na miejscu operatora
• Zainicjuj czujniki
• Pobierz dane z siedziska operatora i prześlij je tam, gdzie mogą być przetwarzane.

Prywatna sieć LoRaWAN:

Prywatne sieci LoRaWAN są przydatne dla jednego podmiotu po instalacji. W tej sieci, użytkownik zarządza swoimi czujnikami IoT i strukturą sieci.

Możesz osiągnąć to połączenie, wykonując następujące niżej wymienione kroki:

• Kup określoną liczbę bram, która jest optymalna dla wybranego typu połączenia.
• Skonfiguruj czujniki na stronie
• Uporządkuj czujniki w bramkach.
• Utwórz połączenie między bramą a platformą przetwarzania danych.
• Aktywuj czujniki.

boperatorzy do sieci budynkowych z LoRaWAN

LoRaWAN jest świetny dla wielu aplikacji, ale nie dla sieci prywatnej. Powody są:

Współbieżność różnych bramek daje miejsce na zakłócenia; gdy działa LoRaWAN, włącza się do tej samej częstotliwości i może uzyskać dostęp do ruchu.

Odbiór wiadomości nie jest gwarantowany.

Jego rozwój wymaga dużo pracy; obecnie, żaden dostawca nie jest w stanie zapewnić kompleksowego rozwiązania dla LoRaWAN. Trudność polega na tym, że musisz współpracować z kilkoma dostawcami, aby uzyskać bramy, węzły i inne rzeczy, które składają się na system. Stwarza to dużo pracy dla użytkownika.

Koło dyżurów stwarza ogromne ograniczenie. W sieciach publicznych, korzystanie z pasma 868 MHz wiąże się z wieloma niepowodzeniami. Średnia długość czasu, przez jaki bramka może transmitować w określonym okresie, nie przekracza jednego procenta. Z tego powodu, ładowanie danych LoRaWAN, to znaczy, ilość danych możliwych do przesłania w określonym czasie jest ograniczona.

Ton LoRa Aliance

Sojusz LoRa, który powstał w 2015 jest organizacją non-profit, która poświęca swój czas i pracę, aby zobaczyć spójność LPWAN oraz jego globalną świadomość i promocję. Misją LoRa Alliance jest zachęcanie i przyspieszanie tempa, w jakim ludzie adoptują sieć LoRaWAN. Osiąga się to poprzez zapewnienie synergii wszystkich technologii i produktów LoRaWAN, pomaganie IoT w niesieniu lepszej przyszłości. LoRa Alliance ma ponad pięciuset członków z różnych firm. Członkowie LoRa Alliance stają się częścią targów odbywających się na całym świecie. Członkowie zyskują również na aktywnym ekosystemie i współtwórcach dostarczających rozwiązania, produkty i usługi tworzące możliwości biznesowe.

hjak mogę nawiązać komunikację full duplex LoRa między dwoma węzłami??

Celem IoT jest pomoc konwencjonalnym czujnikom w udostępnianiu danych kilku urządzeniom i wspólne zapewnianie dobrej obsługi. Na przykład, IoT może być stosowany w środowisku do monitorowania atmosfery i przekazywania informacji lub ostrzeżeń. Podobnie jak technologie bezprzewodowe krótkiego zasięgu są używane w pomieszczeniach, technologie zostały wprowadzone w celu zapewnienia zewnętrznej sieci bezprzewodowej o większym zasięgu, takiej jak LoRa. Zastosowano wiele technologii umożliwiających przesyłanie danych z czujników tworzących IoT. Transmisja danych w trybie pełnego dupleksu oznacza po prostu indukowaną nośną sygnału, jednoczesny, dwukierunkowy transfer danych w określonej sieci komunikacyjnej,. W tej sieci, dwa węzły służą jako transceiver i posiadają protokół LoRa.

Podczas transmisji, każdy nadajnik w pobliżu odbiornika całkowicie utraci zdolność odbioru i wkrótce po zakończeniu transmisji. Pełny dupleks wymaga, aby dwie zaangażowane częstotliwości były daleko od siebie, a także wymaga filtrów w odbiorniku, aby zapobiec przesyłaniu sygnału z nadajnika po przeciwnej stronie. Także, nie można przesyłać i odbierać danych jednocześnie między dwoma węzłami bez zwykłych urządzeń LoRa używanych w węzłach. Mogą odbierać lub nadawać. Bramka używa różnych kanałów LoRa, dzięki czemu identyfikuje urządzenie, które wykorzystuje odpowiednik około ośmiu pojedynczych węzłów LoRa.

Czy sieć komunikacyjna LoRaWAN jest odpowiedzią na Smart Buildings i Smart Cities??

LoRaWAN zapewnia rozwiązanie o niskim poborze mocy do pomyślnego przesyłania danych na duże odległości. Aby ograniczyć ten problem i objąć większy obszar, możesz zbudować sieć mesh LoRaWAN. Ta sieć umożliwia przesyłanie danych na duże odległości, ponieważ węzeł działa jak repeater. Sieć mesh LoRaWAN gwarantuje transmisję danych i pozwala na budowanie elastycznych i większych sieci, które pobierają niewielką ilość energii. Technologia LoRa to idealny wybór dla miast, które są połączone, ponieważ ma większy zasięg sygnału i zużywa minimalną ilość energii. Struktura inteligentnego miasta LoRaWAN jest łatwa i niedroga w naprawie i nie wymaga licencji. Ta technologia może przesyłać i odbierać dane oraz dostarczać wiadomości do odległych obszarów.

LoRa i Raspberry Pi- Peer to oferta komunikacji z Arduino

Kod malinowy może obsługiwać zarówno Pi, jak i Arduino, umożliwiając komunikację między tymi dwiema możliwościami. Biblioteka głowic radiowych jest podstawą i podstawą połączenia Raspberry i Pi. Musisz to zainstalować w swoim Arduino IDE.

Aby rozpocząć ten program, zaimportuj bibliotekę Serial Peripheral Code, aby korzystać z BPI, a także bibliotekę RH_RF95 z głowicy radiowej;. Ma to na celu przeprowadzenie komunikacji LoRa.

Zidentyfikuj pin Arduino, do którego podłączyłeś CS, RST, oraz pin INT Arduino i LoRa.

Pokaż, że w module będzie używana częstotliwość 434 MHz, a następnie aktywuj moduł.

Zresetuj moduł LoRa w konfiguracji do dziesięciu milisekund.

Aktywuj go za pomocą modułu, który stworzyłeś za pomocą głowicy radiowej.

Ustaw moc transmisji i częstotliwość dla serwera LoRa.

Wyślij pakiet danych przez moduł LoRa wewnątrz nieskończonej pętli.

LoRa oraz MQTT

MQTT służy do osiągnięcia komunikacji między serwerami sieciowymi a bramą. Dane są przesyłane między wieloma urządzeniami za pomocą protokołu MQTT. Protokół MQTT jest zwykle używany w celu zmniejszenia zakłóceń w zawodnych sieciach, podatny na przerwy. Serwer zbiera te wiadomości i klientów, którzy są w stanie odczytywać i zapisywać do brokera MQTT. Klient musi określić tematy, które chce pisać lub subskrybować. Wszystkie tematy można wybrać. Większość razy, broker MQTT działa na maszynie serwera. Bramka zapisze widoczny ładunek uzyskany z urządzenia wraz z dodatkowymi informacjami, takimi jak częstotliwość i czas transmisji uplink. MQTT pomaga urządzeniom w przedsiębiorczej integracji danych dla prywatnych operacji LoRaWAN na danych, które są przedstawione w prosty sposób, tak aby klient mógł zrozumieć. Broker MQTT blokuje również niebezpiecznym bramom dostęp do uplinków z innych bram, jeśli jest dobrze skonfigurowany.

hArchitektura sprzętowa

Wejście Micro-US: Ta funkcja służy do dostarczania energii

Złącze USB (Gospodarz): to jest port wyjściowy dla Raspberry Pi

Wejście zasilania maliny

HDMI: cyfrowy interfejs wyjścia wideo (HD)

Gniazdo słuchawkowe

Interfejs Ethernet

hze względu na podłączenie sprzętu

Podłącz moduł bramy RHF0M01-868 do mostka PR12 RHF4T002 do Raspberry Pi3

Podłącz złącze USB do wejścia zasilania Raspberry za pomocą kabla USB

Podłącz adapter USB do UART, a następnie do GP10 w Raspberry Pi

Podłącz USB do adaptera UART, a następnie do komputera

Podłącz wejście USB do 5 woltów per 2.1 Adapter amperomierza za pomocą kabla micro-USB o długości 100 cm.

SArchitektura oprogramowania

Arduino: Służy do otwierania zmysłowego portu LoRaWAN z GPS, a także przesyłania do niego sygnałów

Kit: to narzędzie zawiera port szeregowy i terminal SSH używane do sterowania Raspberry Pi. Jest to również przeglądarka internetowa służąca do uzyskiwania dostępu do interfejsu RHF2001 serwer LoRaWAN. Chrome będzie do tego najlepszy).

hco do połączenia

1) Włącz komputer i podłącz go do kitu

1. a) sprawdź swoje połączenia
2. b) Uzyskaj dostęp do swojego menedżera plików, aby skonfigurować kit
3. C) Zasil swoją bramę
4. D) Użyj RHF2S001 do routera za pomocą kabla Ethernet
5. mi) Sprawdź adres IP i adres MAC

2) Powiększ system plików karty SD

3) Użyj serwera RHF2001

4) Użyj RHF76-052AM, aby skonfigurować serwer LoRaWAN

LoRa IOT Kto Ctreść

Bramka LoRa: To urządzenie łączy różne rodzaje sieci. LG01 łączy zwykłą sieć IP w jedną sieć, bezproblemowe połączenie z bezprzewodową siecią LoRa.

Arduino: jest to platforma elektroniczna, która wykorzystuje „łatwe w użyciu oprogramowanie i sprzęt”. Jest idealny dla kogoś, kto tworzy interaktywny projekt.

Tarcza LoRa: służy to do budowy węzła czujnika. Dodaje to do płyty Arduino bezprzewodową LoRa.

Tarcza GPS LoRa: To buduje czujnik, dodając do płytki Arduino bezprzewodową LoRa i czujniki.

Czujniki: istnieją różne rodzaje czujników; przekaźnik, IED, ultradźwiękowy, DHT11, światłoczuły, czujniki płomienia i brzęczyka.

LoRa Instrukcje dotyczące zestawu narzędzi

• Zainstaluj Arduino IDE i 340 prowadzić samochód
• Prześlij bibliotekę LoRa dla zainstalowanego Arduino.
• Zoptymalizuj środowisko sieciowe, aby skonfigurować bramę LG01-N.
• Rozmieść komponenty i optymalnie połącz bramkę LG01-N z internetem.
• Pobierz narzędzie do szpachlowania, aby uzyskać dostęp do LG01-N za pomocą SSH
• Przetestuj sieć LoRaWAN
• Skonfiguruj bramę na serwerze TTN
• Skonfiguruj bramkę LG01-N
• Skonfiguruj połączenie bramy z serwerem sieci LoRaWAN.
• Skonfiguruj częstotliwość komunikacji LoRa bramy do określonej lokalizacji.
• Nawiąż połączenie z serwerem aplikacji Cayenne
• Kontroluj odtwarzanie z komunikacją danych z aplikacji LoRa do urządzeń końcowych
• Rozwiązywanie problemów z systemem sieciowym.
• Skonfiguruj szyfrowanie urządzeń końcowych w oparciu o LoRa i osłony GPS.
• Skonfiguruj urządzenie ABP w TTN i prześlij je do UNO

SNiektóre kryteria, które należy wziąć pod uwagę przed wyborem dostawcy usług IoT

Oferowane przez nich usługi połączeń:

Sprawdź usługę połączenia oferowaną przez Twojego dostawcę usług. Należy zapewnić takie usługi, jak kompleksowe połączenie IoT. Oceń możliwości dostawców usług. To, czego ludzie potrzebują, to miejsce, które może udzielić im porady, której potrzebują i powinno być w stanie zapewnić im dokładne i niezawodne rozwiązania IoT

Tak to jest: e-sim umożliwia osobie przechowywanie różnych profili operatorów z boku urządzenia obok siebie. e-sim przejmuje kontrolę nad IoT

Wymagania dotyczące połączenia: każdy użytkownik ma konkretną potrzebę połączenia, którą chce, aby dostawca usług ją zaspokoił. Upewnij się, że Twój usługodawca spełnia te potrzeby i nie powiększa Twojego problemu.