С быстрым продвижением Интернет вещей технология, появилось исключительное количество сценариев IoT, наряду с запуском различных систем связи IoT. Эти системы IoT варьируются от узкополосного Интернета вещей до (NB-IoT), Долгосрочная эволюция-категория M1 (LTE-M), Wi-SUN, и Сигфокс. Рынок сейчас переполнен несколькими технологическими и рекламными альянсами, которые соревнуются друг с другом, чтобы быть в авангарде.. Среди претендентов, Технология LoRa стала перспективной системой связи с глобальной инфраструктурой IoT.. Благодаря его осуществлению, LoRa инновационно позиционирует себя в сфере Интернета вещей. Этот пост посвящен основам технологии LoRa., его преимущества, и его сетевая архитектура.
Введение в LoRa и LPWAN
Вы когда-нибудь слышали о LPWAN??
LPWAN (глобальная сеть с низким энергопотреблением) это интернет вещей (Интернет вещей) технология сетевого уровня, отвечающая требованиям IoT на большие расстояния и с низким энергопотреблением. Отличается низким энергопотреблением, дальняя передача, низкая пропускная способность, простая структура сети, и низкие эксплуатационные расходы. LoRa — одна из самых зрелых и широко используемых технологий в LPWAN., с развитой экосистемой и быстрорастущим рынком. Ожидается, что в ближайшие годы его темпы роста удвоятся..
Что касается беспроводной технологии в приложениях IoT, есть два основных типа: беспроводная технология малого радиуса действия, такая как Bluetooth, Вай-фай, и ZigBee, а также технологии глобальной сети, такие как 2G., 3г, и 4G. Каждая технология имеет свои преимущества и недостатки. До LPWAN, выбор между большой дальностью и низким энергопотреблением был неизбежен. С LPWAN, Однако, этот компромисс сбалансирован, обеспечение связи на большие расстояния и сверхнизкое энергопотребление без необходимости в дополнительных повторителях.
Так, что такое технология LoRa?
LoRa - одна из основных технологий в коммуникационных технологиях LPWAN.. Это схема беспроводной передачи на сверхдальние расстояния, основанная на технологии расширения спектра с частотной модуляцией.. Первоначально запущен Cycleo во Франции., позже он был приобретен Semtech в 2012. LoRa учитывает как расстояние, так и энергопотребление, предоставление пользователям сети датчиков с длительным временем автономной работы, возможности передачи на большие расстояния, и простая работа в сети. Полосы частот сети, передаваемые LoRa, в основном являются бесплатными полосами частот в мире.. Эти полосы частот 433 Гц, 868Гц, 915Гц, так далее.
В чем преимущества LoRa
- Повышенная чувствительность приема и сниженное энергопотребление.
Пропускная способность канала передачи Lora составляет 157 дБ., и теоретическое расстояние передачи до 15 км. Рабочий ток Lora составляет всего 10 мА, а ток в режиме ожидания - 200на. Потребляемая мощность при работе очень низкая, что значительно увеличивает срок службы аккумулятора.
- LoRa шлюз / несколько процессоров поддерживают высокоскоростную параллельную обработку многоканальных и многоканальных данных, и емкость системы большая.
Шлюз действует как мост между сетевыми узлами., подключение каждого узла к независимому IP через коммуникационные сети. Возможности параллельной обработки шлюза позволяют ему обрабатывать до 5 миллион сетевых коммуникаций между узлами каждый день. С высокой эффективностью передачи, уровень занятости сети шлюза LoRa составляет всего 10% предполагая 5 миллион передач в день, с каждым размером передачи 10 байты. Устанавливаются в качестве аксессуаров на базовые станции мобильной связи., Шлюз LoRa имеет мощность передачи около 20 дБм и может охватывать около 2 км в густонаселенных городских районах и до 10 км в районах с низкой плотностью населения..
- Связь терминала и шлюза LoRa поддерживает дальность и позиционирование.
LoRa поддерживает возможности определения дальности и позиционирования между своим терминалом и шлюзом.. LoRa использует различные методы измерения расстояния и положения., где измерение расстояния определяется исходя из времени передачи сигнала в эфире, а позиционирование основано на разнице во времени передачи сигнала между несколькими шлюзами к узлу.. Точность позиционирования до 3 м на расстоянии до 10 км..
Какая сетевая архитектура LoRa
Архитектура сети LoRa обычно включает сервер приложений., сетевой сервер, шлюз, и терминал (включая модуль LoRa). Эта топология сети имеет форму звезды., где шлюз действует как реле передачи сигнала, соединяющее терминальное оборудование и сетевые серверы. Проще говоря, терминальные устройства могут передавать сигналы другим терминалам или серверам через один или несколько шлюзов. Кроме того, эта сеть поддерживает двустороннюю передачу данных, обеспечение эффективной связи между обоими концами.
Терминальное оборудование LoRa для устройств IoT
Технология LoRa служит важным выбором для различных устройств IoT., такие как показания интеллектуального счетчика, трекеры доставки, менеджеры ферм, и больше. Эти устройства интегрируют модули LoRa, которые подключаются к шлюзу LoRa через беспроводную связь, обеспечение взаимосвязи между сервером и терминалом. Соединение между шлюзом и сервером происходит через Ethernet или другие коммуникационные сети и работает по протоколу TCP/IP..
На основе передачи данных в LoRa, оконечное оборудование можно отнести к классу А, Класс B, или класс С.
Класс ЛоРа А оконечное оборудование
После отправки сообщения, узел откроет окно rx1 1 s после значения по умолчанию. Скорость передачи данных и частота окна приема такие же, как и у данных восходящей линии связи.. Если сообщение является подтверждающим и rx1 не получает соответствующий нисходящий канал, узел откроет другое окно приема rx2 1 s + 1 s после отправки сообщения, Скорость передачи данных и точка частоты окна приема имеют разные данные по умолчанию для разных частотных диапазонов в протоколе LoRaWAN.. Ниже приведены характеристики терминального оборудования класса LoRa.:
- кадры обычно делятся на передачу по восходящей линии связи и передачу по нисходящей линии связи.. Восходящий маршрут состоит из 1 временного интервала и 2 временные интервалы нисходящего канала (или окна).
- оконечное оборудование должно быть организовано оконечным оборудованием в соответствии с требованиями. Определяется случайным образом, аналогичный протоколу ALOHA.
- это терминальное устройство Lora с самым низким энергопотреблением.
Терминальное оборудование LoRa класса B
Класс B будет открывать окно приема с интервалами в зависимости от окна приема класса A. Ниже приведены функции оконечного оборудования Lora класса B.:
- в дополнение к двухвременным интервалам, указанным в классе А, такое оконечное оборудование использует дополнительные окна приема во время нисходящего канала.
- оборудование класса B получит дополнительные окна приема на указанную продолжительность.
- продолжительность указывается шлюзом с использованием кадра маяка.
- следовательно, этим способом, система Lora указывает серверу, когда оконечное устройство может прослушивать.
Терминальное оборудование LoRa класса C
В зависимости от класса приемное окно, окно приема класса C открыто все время, кроме времени отправки узла.
Класс A должен быть реализован узлами, имеющими доступ к сети LoRa.. И класс B, и класс C реализованы путем добавления функций на основе класса A. Класс B применим к позиционированию мобильных узлов.. Узел класса C применим в случае, когда команда управления активно выдается и питания достаточно.. Протокол Lorawan1.1 оптимизирует класс B и доступ к сети. Ниже приведены функции терминального оборудования LoRa класса C.:
- такое оконечное оборудование может слушать все время, кроме режима передачи. Следовательно, он очень подходит для приложений, требующих более интенсивной передачи по нисходящей линии связи..
- Терминалы LoRa класса C будут потреблять больше энергии, чем их аналоги классов A и B..
- задержка самая низкая среди всех терминальных устройств класса LoRa для передачи данных между серверами и терминальными устройствами.
Сценарии приложений LoRa
Сеть на основе LoRaWAN может обеспечить безопасное расстояние передачи данных и двустороннюю связь., и охватить городские районы с наименьшей сетевой инфраструктурой. LoRa будет широко использоваться в различных сценариях приложений, таких как интеллектуальное сельское хозяйство., умные здания, и умная логистика.
Умное сельское хозяйство
Для ферм, есть большой рынок маломощных, датчики большого расстояния и долговечные датчики. Определение температуры, влажность, концентрация углекислого газа, pH и другие данные, полученные датчиком в среде выращивания сельскохозяйственных культур, имеют большое значение для повышения урожайности сельскохозяйственных культур и сокращения потерь ресурсов.. Эти данные не имеют высоких требований по времени задержки.. Лора - лучший выбор. Датчик может передавать собранные данные на задний план через Лору., Фермеры могут судить о том, следует ли распылять воду и удобрять по данным.
Пастбищное земледелие пользуется большим спросом на маломощные инструменты слежения на большие расстояния.. В настоящий момент, количество крупного рогатого скота или овец, пасущихся на пастбищах, как правило, очень велико. Владельцам ранчо сложно наблюдать за количеством и здоровьем этих животных одного за другим.. С помощью трекера они могут определить, находятся ли пасущиеся животные в пределах досягаемости пастбища.. Они могут определять сердцебиение и температуру тела животных через датчик., и передать данные в фон для централизованной обработки через Lora.
Умные здания
После завершения отделки здания, температура, влажность, формальдегид и другие вредные газы, обнаружение света и другие данные здания очень важны для пользователей. Отзывы об этой информации благоприятны для пользователей.’ регулирование внутренней среды и сделать пользователей более здоровой и комфортной внутренней средой. Вообще говоря, внутренняя среда не сильно меняется. Нет необходимости получать информацию об окружающей среде в помещении в режиме реального времени., и требования к коммуникации невысокие. В этом сценарии, простой домашний шлюз может удовлетворить эти потребности. В этом сценарии, Лора - очень хороший выбор.
Автоматизированное производство
В автоматизированной среде промышленного производства, применяется большое количество интеллектуальных технологий, и различная информация и данные объединяются в сети. Следовательно, характеристики выбранной сети напрямую связаны с качеством выполнения производственного плана. Анализируя эти данные, производители могут оценить эффективность производства и проанализировать производственный процесс, которые могут быстро решить проблемы, возникающие на производстве. В этом сценарии, стоимость и срок службы средств сетевой передачи очень высоки, и Лора - очень подходящий выбор.
Умная логистика
География логистической отрасли очень широка., поэтому первый выбор при выборе сети - это низкие вложения и долгий срок службы.. Чтобы иметь возможность отслеживать поддоны и определять местонахождение и статус товаров, то, что необходимо транспортной компании, - это чтобы объекты, задействованные во всем логистическом процессе, находились под сетевым покрытием, поэтому не только сетевые узлы должны быть достаточно экономичными для крупномасштабной установки, но также имеет гибкость, чтобы сделать это. Его можно установить на транспортном средстве в качестве мобильного шлюза.. Этим способом, технология NB-IoT, которая должна полагаться на базовые станции 4G для развертывания сети, очевидно, не может удовлетворить это требование, и низкая стоимость LoRa, длительное время автономной работы, высокая мобильность, а стабильность связи при высокоскоростном движении делают его уникальным в сфере интеллектуальной логистики.. Впереди.
В новой волне развития Интернета вещей, в области маломощных глобальных сетей, развитые рынки уже развернули приложения в больших масштабах, и местные участники также использовали открытую мудрость для продвижения крупномасштабного развертывания и развертывания сетей LoRa в Китае.. Приложение, Я считаю, что с увеличением количества отраслевых приложений, эта внутренняя сеть LoRa операторского уровня, сформированная на основе концепции экономики совместного использования, также станет ядром глобальной схемы LoRa..
В настоящий момент, две основные сети Интернета вещей в мире, NB-IoT и LoRa, быстро развиваются. По статистике профильных ведомств, больше, чем 1,000 Прикладные продукты Интернета вещей появились в различных провинциях по всему миру.. Сообщается, что 70% предприятий активно ищут зрелые, надежные и быстрорастущие продукты Интернета вещей. Большинство компаний покупают решения NB-IoT и LoRa IoT у MOKOLora. Покупки включают шлюзы LoRa, детекторы дыма, и вода Десятки продуктов IoT, таких как мониторинг, инфракрасное обнаружение, позиционирование, розетки, и т.п., и разработка продуктов NB-IoT и LoRa IoT от имени компании, чтобы быстро охватить бизнес Интернета вещей и занять лидирующие позиции в Интернете вещей в городах по всему миру.. “Развитие мирового интернета вещей видит МОКОЛора” ситуация постепенно складывается.
РезюмеY
Глобальная сеть с низким энергопотреблением (LPWAN) незаменимая часть Интернета вещей. Он имеет гибкие и расширяемые характеристики и может быть большим или маленьким по размеру.. Это необходимо для развития и развития индустрии Интернета вещей.. Считается самой подходящей технологией для Интернета вещей. LoRa безопасна и надежна, с такими функциями, как двусторонняя аутентификация, сквозное шифрование, и защита целостности. Это комплексный и перспективный подход к обеспечению безопасности., но безопасность Интернета вещей нельзя игнорировать, и отрасли необходимо работать вместе и продолжать продвигать это.
