ด้วยความก้าวหน้าอย่างรวดเร็วของ IoT เทคโนโลยี, สถานการณ์ IoT จำนวนมากได้ปรากฏขึ้น, ควบคู่ไปกับการเปิดตัวระบบสื่อสาร IoT ต่างๆ. ระบบ IoT เหล่านี้มีตั้งแต่ Narrowband Internet of Things (NB-IoT), วิวัฒนาการระยะยาว-หมวด M1 (LTE-M), Wi-SUN, และซิกฟ็อกซ์. ขณะนี้ตลาดกำลังคึกคักด้วยเทคโนโลยีและพันธมิตรด้านการส่งเสริมการตลาดที่แข่งขันกันเองเพื่อเป็นแถวหน้า. ในบรรดาคู่แข่ง, เทคโนโลยี LoRa กลายเป็นระบบการสื่อสารที่มีโครงสร้างพื้นฐาน IoT ทั่วโลก. ผ่านการนำไปใช้งาน, LoRa วางตำแหน่งตัวเองอย่างสร้างสรรค์ในภูมิทัศน์ IoT. โพสต์นี้จะเจาะลึกถึงพื้นฐานของเทคโนโลยี LoRa, ข้อดีของมัน, และสถาปัตยกรรมเครือข่าย.
รู้เบื้องต้นเกี่ยวกับ LoRa และ LPWAN
คุณเคยได้ยินเกี่ยวกับ LPWAN?
ลพวรรณ (เครือข่ายบริเวณกว้างพลังงานต่ำ) คือ Internet of Things (IoT) เทคโนโลยีเลเยอร์เครือข่ายที่ตอบสนองความต้องการระยะไกลและการใช้พลังงานต่ำของ IoT. มีการใช้พลังงานต่ำ, การส่งสัญญาณระยะไกล, แบนด์วิธต่ำ, โครงสร้างเครือข่ายอย่างง่าย, และต้นทุนการดำเนินงานต่ำ. LoRa เป็นหนึ่งในเทคโนโลยีที่พัฒนาเต็มที่และใช้กันอย่างแพร่หลายใน LPWAN, มีระบบนิเวศที่พัฒนาแล้วและตลาดที่เติบโตอย่างรวดเร็ว. คาดว่าอัตราการเติบโตจะเพิ่มขึ้นเป็นสองเท่าในอีกไม่กี่ปีข้างหน้า.
เมื่อพูดถึงเทคโนโลยีไร้สายในแอปพลิเคชัน IoT, มีสองประเภทหลัก: เทคโนโลยีไร้สายระยะสั้น เช่น บลูทูธ, WiFi, และ ZigBee และเทคโนโลยีเครือข่ายบริเวณกว้าง เช่น 2G, 3NS, และ 4G. แต่ละเทคโนโลยีมีข้อดีและข้อเสียในตัวเอง. ก่อนถึง LPWAN, การเลือกระหว่างระยะไกลและการใช้พลังงานต่ำเป็นสิ่งที่หลีกเลี่ยงไม่ได้. ด้วย LPWAN, อย่างไรก็ตาม, การแลกเปลี่ยนนี้มีความสมดุล, ช่วยให้สามารถสื่อสารได้ระยะไกลขึ้นและใช้พลังงานต่ำเป็นพิเศษโดยไม่จำเป็นต้องใช้ตัวทำซ้ำเพิ่มเติม.
ดังนั้น, เทคโนโลยี LoRa คืออะไรกันแน่?
LoRa เป็นหนึ่งในเทคโนโลยีหลักในเทคโนโลยีการสื่อสาร LPWAN. เป็นรูปแบบการส่งสัญญาณไร้สายระยะไกลพิเศษที่ใช้เทคโนโลยีสเปกตรัมการแพร่กระจายคลื่นความถี่. เปิดตัวครั้งแรกโดย Cycleo ในฝรั่งเศส, ต่อมา Semtech เข้าซื้อกิจการ 2012. LoRa ระบุทั้งระยะทางและการใช้พลังงาน, ให้เครือข่ายเซ็นเซอร์ที่มีอายุการใช้งานแบตเตอรี่ยาวนานแก่ผู้ใช้, ความสามารถในการส่งทางไกล, และเครือข่ายที่เรียบง่าย. คลื่นความถี่เครือข่ายที่ส่งโดย LoRa นั้นเป็นแถบความถี่อิสระในโลก. คลื่นความถี่เหล่านี้คือ 433HZ, 868HZ, 915HZ, ฯลฯ.
ข้อดีของ LoRa
- ปรับปรุงการรับความไวและลดการใช้พลังงาน.
แบนด์วิดธ์ของช่องสัญญาณ Lora คือ 157db, และระยะการส่งข้อมูลตามทฤษฎีสูงถึง 15km. กระแสไฟในการทำงานของ Lora เพียง 10mA และกระแสไฟสแตนด์บายคือ 200na. การใช้พลังงานในการทำงานต่ำมาก, ซึ่งเพิ่มอายุการใช้งานของแบตเตอรี่อย่างมาก.
- LoRa เกตเวย์ / โปรเซสเซอร์หลายตัวรองรับการประมวลผลแบบคู่ขนานความเร็วสูงของข้อมูลหลายช่องสัญญาณและหลายช่อง, และความจุของระบบก็มาก.
เกตเวย์ทำหน้าที่เป็นสะพานเชื่อมระหว่างโหนดเครือข่าย, การเชื่อมต่อแต่ละโหนดกับ IP อิสระผ่านเครือข่ายการสื่อสาร. The gateway’s parallel processing capability allows it to handle up to 5 ล้านเครือข่ายการสื่อสารระหว่างโหนดทุกวัน. ด้วยประสิทธิภาพการส่งผ่านสูง, the LoRa gateway’s network occupancy rate is only 10% สมมติ 5 ล้านการส่งต่อวัน, โดยแต่ละขนาดการส่งเป็น 10 ไบต์. ติดตั้งเป็นอุปกรณ์เสริมบนสถานีฐานสื่อสารเคลื่อนที่, เกตเวย์ LoRa มีกำลังส่งประมาณ 20dbm และสามารถครอบคลุมได้ประมาณ 2 กม. ในเขตเมืองที่มีความหนาแน่นสูง และสูงถึง 10 กม. ในพื้นที่ที่มีความหนาแน่นต่ำ.
- เทอร์มินัล LoRa และการสนับสนุนการสื่อสารเกตเวย์ที่หลากหลายและการวางตำแหน่ง.
LoRa รองรับความสามารถที่หลากหลายและกำหนดตำแหน่งระหว่างเทอร์มินัลและเกตเวย์. LoRa ใช้วิธีการที่แตกต่างกันในการวัดระยะทางและตำแหน่ง, โดยการวัดระยะทางจะขึ้นอยู่กับเวลาของการส่งสัญญาณในอากาศ, และการวางตำแหน่งขึ้นอยู่กับความแตกต่างของเวลาการส่งสัญญาณระหว่างเกตเวย์หลายรายการไปยังโหนดหนึ่ง. ความแม่นยำของตำแหน่งสูงถึง 3 ม. สำหรับระยะทางสูงสุด 10 กม.
สถาปัตยกรรมเครือข่ายของ LoRa . คืออะไร
สถาปัตยกรรมของเครือข่าย LoRa โดยทั่วไปเกี่ยวข้องกับเซิร์ฟเวอร์แอปพลิเคชัน, เซิร์ฟเวอร์เครือข่าย, เกตเวย์, และเทอร์มินัล (รวมถึงโมดูล LoRa). โทโพโลยีเครือข่ายนี้เป็นไปตามรูปดาว, โดยที่เกตเวย์ทำหน้าที่เป็นรีเลย์ส่งสัญญาณที่เชื่อมต่ออุปกรณ์ปลายทางและเซิร์ฟเวอร์เครือข่าย. ในแง่ที่ง่ายกว่า, อุปกรณ์เทอร์มินัลสามารถส่งสัญญาณไปยังเทอร์มินัลหรือเซิร์ฟเวอร์อื่นๆ ผ่านเกตเวย์ตั้งแต่หนึ่งเกตเวย์ขึ้นไป. นอกจากนี้, เครือข่ายนี้รองรับการรับส่งข้อมูลแบบสองทาง, ช่วยให้การสื่อสารมีประสิทธิภาพระหว่างปลายทั้งสอง.
อุปกรณ์เทอร์มินัล LoRa สำหรับอุปกรณ์ IoT
เทคโนโลยี LoRa เป็นตัวเลือกที่โดดเด่นสำหรับอุปกรณ์ IoT ต่างๆ, เช่น การอ่านมาตรวัดอัจฉริยะ, ติดตามการจัดส่งสินค้า, ผู้จัดการฟาร์ม, และอื่น ๆ. อุปกรณ์เหล่านี้ผสานรวมโมดูล LoRa, ซึ่งเชื่อมต่อกับเกตเวย์ LoRa ผ่านการสื่อสารไร้สาย, เปิดใช้งานการเชื่อมต่อระหว่างเซิร์ฟเวอร์และเทอร์มินัล. การเชื่อมต่อระหว่างเกตเวย์และเซิร์ฟเวอร์เกิดขึ้นผ่านอีเทอร์เน็ตหรือเครือข่ายการสื่อสารอื่นๆ และทำงานบนโปรโตคอล TCP/IP.
ขึ้นอยู่กับการส่งข้อมูลใน LoRa, อุปกรณ์ปลายทางสามารถจัดประเภทเป็นประเภท A, คลาส B, หรือคลาสซี.
คลาส LoRa NS อุปกรณ์ปลายทาง
หลังจากส่งข้อความ, โหนดจะเปิดหน้าต่าง rx1 1 s หลังจากค่าเริ่มต้น. อัตราข้อมูลและความถี่ของหน้าต่างรับจะเหมือนกับข้อมูลอัปลิงค์. หากข้อความเป็นข้อความยืนยันและ rx1 ไม่ได้รับ downlink ที่เกี่ยวข้อง, โหนดจะเปิดหน้าต่างรับอื่น rx2 1 NS + 1 หลังจากส่งข้อความ, อัตราข้อมูลและจุดความถี่ของหน้าต่างรับมีข้อมูลเริ่มต้นที่แตกต่างกันสำหรับย่านความถี่ต่างๆ ในโปรโตคอล LoRaWAN. ต่อไปนี้เป็นลักษณะของอุปกรณ์เทอร์มินัลคลาส LoRa:
- เฟรมมักจะแบ่งออกเป็นการส่งสัญญาณอัปลิงค์และการส่งสัญญาณดาวน์ลิงค์. เส้นทางอัปลิงค์ประกอบด้วยช่อง 1 เวลาและ 2 ช่วงเวลาดาวน์ลิงค์ (หรือหน้าต่าง).
- อุปกรณ์ปลายทางจะต้องจัดเตรียมโดยอุปกรณ์ปลายทางตามที่ต้องการ. จะถูกสุ่มจับ, คล้ายกับโปรโตคอล ALOHA.
- เป็นอุปกรณ์ปลายทาง Lora ที่สิ้นเปลืองพลังงานน้อยที่สุด.
อุปกรณ์ปลายทาง LoRa คลาส B
คลาส B จะเปิดหน้าต่างรับเป็นระยะตามหน้าต่างรับของคลาส A. ต่อไปนี้เป็นหน้าที่ของอุปกรณ์ปลายทาง Lora class B:
- นอกเหนือจากสล็อตสองเวลาที่ระบุไว้ในคลาส A, อุปกรณ์ปลายทางดังกล่าวใช้หน้าต่างรับสัญญาณเพิ่มเติมระหว่างดาวน์ลิงก์.
- อุปกรณ์คลาส B จะได้รับหน้าต่างต้อนรับเพิ่มเติมตามระยะเวลาที่กำหนด.
- ระยะเวลาถูกกำหนดโดยเกตเวย์โดยใช้เฟรมบีคอน.
- ดังนั้น, ทางนี้, ระบบ Lora จะแสดงให้เซิร์ฟเวอร์ทราบเมื่ออุปกรณ์ปลายทางสามารถฟังได้.
อุปกรณ์ปลายทาง LoRa คลาส C
ขึ้นอยู่กับหน้าต่างการรับคลาส a, หน้าต่างรับของคลาส C เปิดตลอดเวลา ยกเว้นเวลาส่งโหนด.
ต้องใช้งานคลาส A โดยโหนดที่เข้าถึงเครือข่าย LoRa. ทั้งคลาส B และคลาส C ถูกใช้งานโดยการเพิ่มฟังก์ชันตามคลาส A. คลาส B ใช้ได้กับการวางตำแหน่งของโหนดเคลื่อนที่. โหนดคลาส C ใช้ได้กับกรณีที่ออกคำสั่งควบคุมและแหล่งจ่ายไฟเพียงพอ. โปรโตคอล Lorawan1.1 เพิ่มประสิทธิภาพคลาส B และการเข้าถึงเครือข่าย. ต่อไปนี้เป็นฟังก์ชันของอุปกรณ์ปลายทาง LoRa คลาส C:
- อุปกรณ์ปลายทางดังกล่าวสามารถฟังได้ตลอดเวลายกเว้นโหมดส่งสัญญาณ. ดังนั้น, เหมาะมากสำหรับการใช้งานที่ต้องการการส่งสัญญาณดาวน์ลิงค์มากขึ้น.
- เทอร์มินัล LoRa คลาส C จะใช้พลังงานมากกว่าเทอร์มินัลคลาส A และ B.
- เวลาแฝงต่ำที่สุดในบรรดาอุปกรณ์เทอร์มินัลคลาส LoRa สำหรับการสื่อสารข้อมูลระหว่างเซิร์ฟเวอร์และอุปกรณ์เทอร์มินัล.
สถานการณ์การใช้งาน LoRa
เครือข่ายที่ใช้ LoRaWAN สามารถให้ระยะการส่งข้อมูลที่ปลอดภัยและการสื่อสารแบบสองทาง, และครอบคลุมพื้นที่เขตเมืองที่มีโครงสร้างพื้นฐานเครือข่ายน้อยที่สุด. LoRa จะถูกนำมาใช้อย่างกว้างขวางในสถานการณ์การใช้งานที่หลากหลาย เช่น การเกษตรอัจฉริยะ, อาคารอัจฉริยะ, และโลจิสติกส์อัจฉริยะ.
เกษตรอัจฉริยะ
สำหรับฟาร์ม, มีตลาดขนาดใหญ่สำหรับพลังงานต่ำ, เซ็นเซอร์ทางไกลและอายุการใช้งานยาวนาน. การตรวจจับอุณหภูมิ, ความชื้น, ความเข้มข้นของคาร์บอนไดออกไซด์, pH และข้อมูลอื่น ๆ ที่ได้รับจากเซ็นเซอร์ในสภาพแวดล้อมการเจริญเติบโตของพืชมีความสำคัญอย่างยิ่งในการปรับปรุงผลผลิตพืชผลและลดการสูญเสียทรัพยากร. ข้อมูลเหล่านี้ไม่มีข้อกำหนดสูงสำหรับการหน่วงเวลา. ลอร่าเป็นตัวเลือกที่ดีที่สุด. เซ็นเซอร์สามารถส่งข้อมูลที่รวบรวมไปยังพื้นหลังผ่าน Lora, เกษตรกรสามารถตัดสินได้ว่าจะฉีดน้ำใส่ปุ๋ยตามข้อมูลหรือไม่.
การทำฟาร์มเลี้ยงสัตว์มีความต้องการอย่างมากสำหรับเครื่องมือติดตามที่ใช้พลังงานต่ำและทางไกล. ในปัจจุบัน, จำนวนวัวหรือแกะที่เล็มหญ้าบนทุ่งหญ้าโดยทั่วไปมีจำนวนมาก. เป็นเรื่องยากสำหรับเจ้าของฟาร์มที่จะสังเกตจำนวนและสุขภาพของสัตว์เหล่านี้ทีละตัว. พวกเขาสามารถตัดสินได้ว่าสัตว์ที่เล็มหญ้าอยู่ในขอบเขตของทุ่งหญ้าผ่านตัวติดตามหรือไม่?. สามารถรับรู้การเต้นของหัวใจและอุณหภูมิร่างกายของสัตว์ผ่านเซ็นเซอร์, และส่งข้อมูลไปยังพื้นหลังสำหรับการประมวลผลแบบรวมศูนย์ผ่าน Lora.
อาคารอัจฉริยะ
หลังจากตกแต่งอาคารเสร็จแล้ว, อุณหภูมิ, ความชื้น, ฟอร์มาลดีไฮด์และก๊าซที่เป็นอันตรายอื่น ๆ, การตรวจจับแสงและข้อมูลอื่น ๆ ของอาคารมีความสำคัญต่อผู้ใช้มาก. ข้อเสนอแนะของข้อมูลเหล่านี้จะเอื้อต่อผู้ใช้’ กฎระเบียบของสภาพแวดล้อมในร่มและทำให้ผู้ใช้มีสภาพแวดล้อมในร่มที่มีสุขภาพดีและสะดวกสบาย. พูด, พูดแบบทั่วไป, พูดทั่วๆไป, สภาพแวดล้อมในร่มไม่เปลี่ยนแปลงมากนัก. ไม่จำเป็นต้องรับข้อมูลสภาพแวดล้อมในร่มแบบเรียลไทม์, และข้อกำหนดในการสื่อสารไม่สูง. ในสถานการณ์นี้, เกตเวย์บ้านที่เรียบง่ายสามารถตอบสนองความต้องการเหล่านี้ได้. ในสถานการณ์นี้, ลอร่าเป็นตัวเลือกที่ดีมาก.
การผลิตอัตโนมัติ
ในสภาพแวดล้อมการผลิตทางอุตสาหกรรมแบบอัตโนมัติ, มีการใช้เทคโนโลยีอัจฉริยะจำนวนมาก, และข้อมูลต่าง ๆ จะถูกรวมเข้าด้วยกันในเครือข่าย. ดังนั้น, ลักษณะของเครือข่ายที่เลือกนั้นเกี่ยวข้องโดยตรงกับคุณภาพการดำเนินการของแผนการผลิต. โดยการวิเคราะห์ข้อมูลเหล่านี้, ผู้ผลิตสามารถประเมินประสิทธิภาพการผลิตและวิเคราะห์กระบวนการผลิตได้, ซึ่งสามารถแก้ปัญหาที่พบในการผลิตได้อย่างรวดเร็ว. ในสถานการณ์นี้, ต้นทุนและอายุการใช้งานของเครื่องมือส่งสัญญาณเครือข่ายสูงมาก, และลอร่าเป็นตัวเลือกที่เหมาะสมมาก.
สมาร์ทลอจิสติกส์
ขอบเขตทางภูมิศาสตร์ของอุตสาหกรรมลอจิสติกส์นั้นกว้างมาก, ดังนั้นตัวเลือกแรกในการเลือกเครือข่ายคือการลงทุนต่ำและอายุการใช้งานยาวนาน. เพื่อให้สามารถติดตามพาเลทและกำหนดตำแหน่งและสถานะของสินค้าได้, สิ่งที่บริษัทขนส่งต้องการคือสิ่งอำนวยความสะดวกที่เกี่ยวข้องกับกระบวนการลอจิสติกส์ทั้งหมดอยู่ภายใต้ความครอบคลุมของเครือข่าย, ดังนั้นไม่เพียงแต่โหนดเครือข่ายจะต้องประหยัดเพียงพอสำหรับการติดตั้งขนาดใหญ่, แต่ยังมีความยืดหยุ่นในการทำให้ สามารถติดตั้งบนยานพาหนะขนส่งเป็นเกตเวย์เคลื่อนที่ได้. ทางนี้, เทคโนโลยี NB-IoT ที่ต้องพึ่งพาสถานีฐาน 4G ในการปรับใช้เครือข่ายไม่เป็นไปตามข้อกำหนดนี้อย่างชัดเจน, และต้นทุนต่ำของ LoRa, อายุการใช้งานแบตเตอรี่สูง, ความคล่องตัวสูง, และความเสถียรของการสื่อสารระหว่างการเคลื่อนไหวด้วยความเร็วสูงทำให้มีความโดดเด่นในด้านโลจิสติกส์อัจฉริยะ. นำไปสู่.
ในคลื่นลูกใหม่ของการพัฒนาอินเทอร์เน็ตของสรรพสิ่ง, ในด้านเครือข่ายบริเวณกว้างที่ใช้พลังงานต่ำ, ตลาดที่พัฒนาแล้วได้ปรับใช้แอปพลิเคชันในวงกว้างแล้ว, และผู้เข้าร่วมในประเทศยังได้ใช้ปัญญาแบบเปิดเพื่อส่งเสริมการติดตั้งและใช้งานเครือข่าย LoRa ขนาดใหญ่ในประเทศจีน. แอปพลิเคชัน, ฉันเชื่อว่าด้วยการเพิ่มขึ้นของการใช้งานในอุตสาหกรรม, this domestic carrier-level LoRa network formed with the concept of sharing economy will also become the core area of the global LoRa layout.
ในปัจจุบัน, the world’s two major Internet of Things networks, NB-IoT และ LoRa, กำลังพัฒนาอย่างรวดเร็ว. ตามสถิติจากหน่วยงานที่เกี่ยวข้อง, มากกว่า 1,000 ผลิตภัณฑ์แอพพลิเคชั่น Internet of Things ได้เข้าสู่จังหวัดต่างๆ ทั่วโลก. มีรายงานว่า 70% ขององค์กรต่างๆ กำลังมองหาการเติบโตอย่างเต็มที่, ผลิตภัณฑ์ IoT ที่เชื่อถือได้และเติบโตอย่างรวดเร็ว. บริษัทส่วนใหญ่ซื้อโซลูชัน NB-IoT และ LoRa IoT จาก MOKOLora. การซื้อรวมถึงเกตเวย์ LoRa, เครื่องตรวจจับควัน, และน้ำผลิตภัณฑ์ IoT มากมายเช่นการตรวจสอบ, การตรวจจับอินฟราเรด, การวางตำแหน่ง, ปลั๊กไฟ, เป็นต้น, และการพัฒนาผลิตภัณฑ์ NB-IoT และ LoRa IoT ในนามของบริษัท, เพื่อให้ครอบคลุมธุรกิจ Internet of Things อย่างรวดเร็วและติดอันดับหนึ่งในอินเทอร์เน็ตชั้นนำของสิ่งต่าง ๆ ในเมืองต่างๆทั่วโลก. “การพัฒนาโลก Internet of Things เห็น MOKOLora” สถานการณ์กำลังค่อยๆเป็นรูปเป็นร่าง.
สรุปY
เครือข่ายบริเวณกว้างพลังงานต่ำ (ลพวรรณ) เป็นส่วนสำคัญของอินเทอร์เน็ตของสรรพสิ่ง. มีลักษณะที่ยืดหยุ่นและขยายได้ และอาจมีขนาดใหญ่หรือเล็กก็ได้. สิ่งนี้จำเป็นสำหรับขั้นตอนการเติบโตและการสำรวจของอุตสาหกรรม Internet of Things. กล่าวว่าเป็นเทคโนโลยีที่เหมาะสมที่สุดสำหรับ Internet of Things. LoRa ปลอดภัยและเชื่อถือได้, ด้วยคุณสมบัติเช่นการตรวจสอบสิทธิ์แบบสองทาง, การเข้ารหัสตั้งแต่ต้นทางถึงปลายทาง, และการปกป้องความสมบูรณ์. ครอบคลุมและมองไปข้างหน้าในการออกแบบความปลอดภัย, แต่ความปลอดภัยของ Internet of Things ละเลยไม่ได้, และอุตสาหกรรมจำเป็นต้องทำงานร่วมกันและส่งเสริมต่อไป.
