LoRaWAN: واحدة من التكنولوجيات تقنيات عمليات الأكثر إثارة للاهتمام على السوق!

LoRaWAN: واحدة من التكنولوجيات تقنيات عمليات الأكثر إثارة للاهتمام على السوق

إذا كنت تعمل مع الأجهزة المتصلة بالشبكة, كنت قد سمعت من LoRaWAN في وقت واحد أو آخر. وهو بروتوكول شبكة بعيدة المدى. فإنه يمكن التواصل من الامور مع الإنترنت حتى نطاقات على أطول مع انخفاض استهلاك الطاقة. هذا يحل واحدة من المشاكل الكبيرة التي التطبيقات داخل إنترنت الأشياء واجهت حتى الآن. مع حياة البطارية لمدة تصل إلى خمس سنوات وانخفاض تكاليف الصيانة لشبكة الاستشعار, وLoRaWAN يمكن استخدامها لمجموعة واسعة من التطبيقات الجديدة.

هذا يعطيك لمحة موجزة عن ما يمكن أن تفعل LoRaWAN. في هذه المقالة, ونحن ننظر إلى العمارة, الملامح الرئيسية التكنولوجيا الأساسية, وأحدث حالات الاستخدام حيث يتم استخدامه.

ما هو LoRaWAN تقنية?

إن الشيء العظيم حول هذه التقنية هو أنه يقوم على معيار مفتوح. ويستخدم الطيف غير المرخص كجزء من نطاق التردد ISM (“صناعي, علمي, و طب”, ألمانية: صناعة, العلوم والطب). في أوروبا, يستخدم LoRaWAN لل 868 ميغاهيرتز نطاق الترددات, أما في الولايات المتحدة الأمريكية ل 915 يتم تحرير النطاق MHz تردد. باستخدام الطيف غير مرخص, فمن السهل جدا لإعداد واستخدام الشبكة الخاصة بك. العديد من مشغلي الاتصالات السلكية واللاسلكية تستخدم بالفعل LoRaWAN وتقديم التكنولوجيا كجزء من عرض خدماتهم في العديد من البلدان في جميع أنحاء العالم. كومكاست, KPN, البرتقالي, SK للاتصالات والعديد من الجهات الأخرى تنفذ بنشاط تطلق على نطاق واسع في أسواقها. هذا يجعل LoRaWAN حتى أكثر إثارة للاهتمام كتقنية لأنه متوافق مع شبكات مشغلي مختلفة – الكبيرة والصغيرة.

يتم مراقبة مستوى LoRaWAN من قبل التحالف لورا, والذي بدوره يتكون من أكثر من 500 الأعضاء الذين يعتمد بروتوكول والعديد محاذاة مكوناتها, منتجات, والخدمات مع LoRaWAN. وتشمل هذه الشركات مثل MOKOSMART, ذراع, سيسكو, رقاقة, وST.

ما يميز لورا من LoRaWAN?

بداية دعونا مع تعريف لورا – ما هو بالضبط وكيف يتم ذلك يختلف عن LoRaWAN? لورا هي تقنية لاسلكية مماثلة لتقنيات أكثر شيوعا مثل واي فاي أو WLAN, بلوتوث, LTE, وزيغ بي. ومع ذلك, التكنولوجيا في كثير من الأحيان لا يغطي جميع الاحتياجات, وهو ما يعني أن المستخدمين لديهم لقبول حلول وسط. لورا تلبي الطلب على التكلفة المنخفضة لل, الأجهزة التي تعمل بالبطاريات التي يمكن أن تنقل البيانات عبر مسافات بعيدة. ومع ذلك, لورا ليست الحل المناسب لنقل البيانات عبر عرض نطاق ترددي كبير. لورا هي التكنولوجيا التي بيانات المتحولين إلى أن تنتقل إلى الموجات الكهرومغناطيسية. وكما هو معروف هذا الأسلوب مع انتشار الطيف زقزق,وقد تم استخدامه في الاتصالات العسكرية والفضاء منذ عقود. ومن المقرر أن مجموعة الاتصالات طويلة وانخفاض القابلية للتدخل.

LoRaWAN, من ناحية أخرى, هو بروتوكول MAC لشبكة عالية الأداء لورا عن عقد بناء على إنترنت الأشياء, التي تغطي مسافات بعيدة ولها متطلبات الطاقة المنخفضة. ويستخدم مزايا ورا المذكورة أعلاه ويحسن عمر البطارية وجودة الخدمة للعقد لورا. البروتوكول هو ثنائي الاتجاه تماما, الذي يضمن نقل رسالة موثوق (التأكيد). نهاية إلى نهاية التشفير وتقدم لأغراض الحماية الأمنية والبيانات, الافراط في الهواء تسجيل الحواشي وظائف الإرسال المتعدد. يضمن المعيار أيضا التوافق مع شبكات LoRaWAN في جميع أنحاء العالم.

يتكون LoRaWAN العمارة أساسا من أربعة عناصر:

• عقد نهاية

• بوابة (محطات / راوتر)

• خادم الشبكة

• خادم التطبيق

عقد نهاية

العقد النهائي هي الأجهزة المادية التي تكون مجهزة مع وظائف أجهزة الاستشعار, قدر معين من القدرة الحاسوبية وحدة راديو لترجمة البيانات إلى إشارات الراديو. ويمكن لهذه الأجهزة نهاية نقل البيانات إلى البوابة والحصول عليها أيضا. حتى مع وجود بطارية صغيرة, أنها يمكن أن تستمر عدة سنوات إذا وضعوا في وضع السكون العميق لاستهلاك الطاقة الأمثل.

عندما يرسل الجهاز رسالة إلى العبارة, هذا كما هو معروف “الإرسال”. ويطلق على الإجابة التي تستقبل محطة من بوابة “الهابطة”. على هذا الأساس, يتم التمييز بين ثلاثة أنواع من الأجهزة نهاية:

• الفئة (أ)

• الصف ب

• فئة ج

الفئة (أ) الأجهزة لديها أدنى استهلاك الطاقة مقارنة مع اثنين من الطبقات الأخرى. ومع ذلك, هذه يمكن أن تحصل فقط الهابطة إذا كانت قد ارسلت الإرسال. الفئة (أ) الأجهزة هي مناسبة لنقل البيانات على فترات تستند إلى الوقت (منها مثلا. كل 15 الدقائق) أو للأجهزة التي بيانات الإرسال استنادا إلى الأحداث (منها مثلا. إذا ارتفعت درجة الحرارة فوق 21 درجة أو السقوط أدناه 19 درجات).

عقد نهاية الدرجة B تسمح المزيد من فتحات رسالة لالهابطة من فئة A. وهذا يقلل من الكمون رسالة وإنما هو أيضا كفاءة طاقة أقل.

أخيرا, الفئة C لديه جارية التلقي أن يتم إغلاق فقط عندما يرسل الجهاز رسالة الإرسال. وبالتالي, هذا هو أقل البديل الموفرة للطاقة, والتي غالبا ما يتطلب وجود مصدر تيار مستمر في العمل.

بوابات

ومن المعروف أيضا أن بوابات كما المودم أو نقاط الوصول. بوابة هو أيضا أحد الأجهزة التي تتلقى كل الرسائل LoRaWAN من الأجهزة نهاية. ثم يتم تحويل هذه الرسائل إلى مجموعة من البتات التي يمكن نقلها عبر شبكات IP التقليدية. ويرتبط بوابة إلى خادم الشبكة التي تنقل كل الرسائل.

بوابات شفافة كما حدت في القدرة الحاسوبية. وتنفذ مهام أكثر تعقيدا في ملقم شبكة الاتصال. حسب الاستخدام ونوع, هي بوابات المتاحة في نسختين:

بوابات للاستخدام في الأماكن المغلقة, منها مثلا. MKGW2-LW, MOKOSMART.

خادم الشبكة

يتم توجيه كافة الرسائل من العبارات إلى خادم الشبكة. هذا هو المكان الذي تأخذ بيانات أكثر تعقيدا عمليات تجهيز المكان. خادم الشبكة هو المسؤول عن:

1. التوجيه / إعادة توجيه الرسائل إلى التطبيق الصحيح;

2. اختيار أفضل بوابة للرسائل الهابطة. وعادة ما يتم اتخاذ هذا القرار على أساس مؤشر جودة الوصلة, وهذا بدوره يحسب عن طريق آر إس إس آي (تلقى قوة الإشارة إشارة) وSNR (إشارة إلى نسبة الضوضاء) of packets that were previously received;

3. إزالة الرسائل مكررة عند استلامها من قبل بوابات متعددة;

4. فك تشفير الرسائل المرسلة من العقد النهائي والرسائل تشفير اعادتهم إلى العقد;

5. بوابات عادة ربط إلى خادم الشبكة على عنوان بروتوكول إنترنت مشفرة (IP) حلقة الوصل. وعادة ما يتضمن شبكة التكليف من العبارة واجهة مراقبة تمكن مزود الشبكة لإدارة بوابات, أخطاء علاج, أجهزة الإنذار رصد, إلخ. …

خادم التطبيق

خادم التطبيق حيث يقع تطبيق تقنيات عمليات – وهذا مفيد بشكل خاص للالبيانات التي تم التقاطها باستخدام أجهزة النهاية. في معظم الحالات, تشغيل خوادم التطبيقات عبر سحابة خاصة أو عامة, وهذا مرتبط إلى ملقم الشبكة LoRaWAN ومقابض معالجة الطلبات محددة. يتم التحكم في واجهة مع خادم التطبيق من قبل خادم الشبكة.

وظائف • LoRaWAN

الاتصالات • ثنائية الاتجاه

والبيانات يمكن أن تنقل المحطة إلى العبارة، وكذلك الحصول عليها وفقا للإعدادات. ويمكن أيضا أن يسمى هذه الإعدادات حتى ضمن التطبيق.

الموقع

وظيفة مثيرة للاهتمام من LoRaWAN هي الترجمة دون الحاجة لتحديد المواقع. وهذا مفيد بشكل خاص للأنظمة التتبع وأجهزة استشعار لأنه بطارية فعالة ويمكن الحفاظ على أكثر بتكلفة أقل من الطرق التقليدية.

قابلية التوسع

وقد تم تصميم LoRaWAN لنشر تقنيات عمليات كبيرة التي يتم بشبكة الآلاف من الأجهزة مع عدد معقول من بوابات. ويمكن لهذه العبارات مراقبة قنوات متعددة ومعالجة رسائل متعددة في نفس الوقت.

خاصية هامة أخرى من LoRaWAN هي السرعة التي يمكن أن تنتقل البيانات. هناك معدلات البيانات المختلفة التي يمكن استخدامها لنقل. وتسمى هذه أيضا نشر عوامل (SF). وأبطأ نقل تمكن مجموعة أطول وأكثر موثوقية.

فمثلا, تخيل أنك تتحدث إلى شخص قريب جدا لك. يمكنك التحدث بسرعة كبيرة في هذا الوضع، ونظيرك يفهم كل ما تقوله. عندما تتحدث إلى شخص بعيد عنك, عليك أن تتحدث أبطأ بكثير يجب أن يفهم. وينطبق هذا المبدأ أيضا على بروتوكول LoRaWAN.

معدل البيانات التكيفية

مع LoRaWAN, الشبكة يمكن أيضا تلقائيا الأمثل السرعة التي الجهاز بإرسال البيانات الخاصة به. يتم استدعاء هذه الدالة معدل البيانات على التكيف (أو ADR) ويكتسي أهمية خاصة لزيادة قدرة شبكة LoRaWAN. ADR يسمح لنا بسهولة لتوسيع نطاق شبكة بإضافة بوابة أخرى. بسبب هذه البوابة, العديد من الأجهزة نهاية الآن تلقائيا ضبط عامل انتشارها. كنتيجة ل, الأجهزة الفردية هي أقصر “على الهواء”, وهو ما يعني المزيد من القدرة على الشبكة.

معدل البيانات على التكيف (الاختصار: ADR) هي آلية بسيطة أن يضبط معدل البيانات وفقا للقواعد التالية:

إذا كانت قوة الإشارة اللاسلكية (أيضا يسمى “ميزانية الوصلة”) عالية, ويمكن زيادة معدل البيانات;

إذا كانت ميزانية الوصلة منخفضة, يمكن تخفيض معدل البيانات.

سلامة

من المهم لكل LPWAN لاستخدام الحل الأمني ​​الشامل. يستخدم LoRaWAN مستويين من الأمن: واحد للشبكة واحدة لتطبيق. أمن الشبكات يضمن صحة الجهاز نهاية في الشبكة, في حين أن يضمن مستوى التطبيق مشغل الشبكة ليس لديها إمكانية الوصول إلى بيانات التطبيق للمستخدمين النهائيين. يستخدم التشفير AES لتبادل المفاتيح.

مستوى الشبكة هو المسؤول عن تحديد العقدة. فإنه يتحقق ما إذا كانت الرسالة تأتي في الواقع من جهاز خاص، ويعتبر أيضا التحقق من تكامل. ويمكن أيضا تشفير الأوامر MAC.

يستخدم مستوى التطبيق لفك وتشفير الحمولات.

يتم تشفير كل من مفاتيح مع 128 AES بت في وضع البنك المركزي الأوروبي.

حالات الاستخدام ومجالات التطبيق

وقد وجدت LoRaWAN مكانها في السوق من حيث التطبيقات ومجالات التطبيق. وبفضل خصائصه الفريدة, هو الانسب LoRaWAN لسيناريوهات مثل هذه:

1. الحصول على الكهرباء (كهرباء) ومحدودة أو مقيدة;

2. مواقع صعبة جسديا للوصول أو بعيد جدا;

3. وأعلى بكثير مقارنة عدد الأجهزة حد لاتصالات الهاتف المحمول التقليدية;

4. الأجهزة النهاية لم يكن لديك لإرسال الرسائل بشكل مستمر.