العامل التقني للتكنولوجيا LoRaWAN

العامل التقني للتكنولوجيا LoRaWAN

كيف LoRaWAN تعمل هذه التكنولوجيا

مع طوبولوجيا نجمة وبذكاء تنفيذها تكنولوجيا نقل الإشارات, تم تصميم تقنية LoRaWAN خصيصا لكفاءة الطاقة وشبكات آمنة من الأجهزة في إنترنت الأشياء. يمكننا شرح كيفية عمل التكنولوجيا.

الإنترنت من الأشياء يفرض متطلبات كثيرة على تقنيات الشبكات المستخدمة. ما هو مطلوب هو الهندسة المعمارية التي تم تصميمها لآلاف من العقد التي يمكن أن تكون بعيدة عن المناطق المأهولة بالسكان والأماكن التي يصعب الوصول إليها – من أجهزة الاستشعار التي تتدفق رصد المياه والتلوث في الأنهار والقنوات لقياس التصريف في الطابق السفلي.

يجب على العمارة أيضا دعم بأمان تعمل بالبطارية العقد الاستشعار مع تبسيط التركيب والصيانة. التي تتحدث عن تشغيل الراديو. تكنولوجيا الشبكة يجب أن تأخذ في الاعتبار متطلبات استهلاك الطاقة صارمة لعقد نهاية, وكثير منها وسيتم تشغيلها مع بطارية واحدة على مدى عقود. إجراءات أمنية مشددة ضروري لمنع التنصت ولدرء المتسللين.

تصميم هذه التكنولوجيا شبكة يبدأ على المستوى المادي. وعلى غرار عدد من بروتوكولات الراديو الأخرى التي يتم استخدامها لتطبيقات تقنيات عمليات, وتستخدم تقنية LoRaWAN التشكيل انتشار الطيف. فرق جوهري بين LoRaWAN وغيرها من البروتوكولات هو استخدام تقنية التكيف بناء على إشارات غرد – وليس على DSSS التقليدية (تسلسل المباشر يشير انتشار الطيف). ويوفر هذا النهج حلا وسطا بين حساسية الاستقبال والحد الأقصى لمعدل البيانات, مما يدعم هذه العقدة التكيف العقدة بفضل التكوين تعديل.

مع DSSS, يتم إزاحة مرحلة الناقل حيوي وفقا لتسلسل كود precalculated. وتطبيق عدد من رموز المتعاقبة على كل بت إلى أن تنتقل. هذه السلسلة من مرحلة التحولات لكل قليلا تنتج إشارة إلى أن يتغير أسرع بكثير من ناقل, وبالتالي نشر البيانات عبر نطاق الترددات واسعة. وكلما زاد عدد النبضات كود (رقائق) لكل بت, وارتفاع عامل مبعثر. هذا الانتشار يجعل إشارة أقل عرضة للتدخل, ولكن يقلل من المعدل الفعلي للبيانات ويزيد من استهلاك الطاقة لكل بت المنقولة. لأن الارسال هو أكثر قدرة على مقاومة التدخل, يمكن أن تقلل من مستوى الطاقة الكلي. DSSS, وبالتالي, العروض انخفاض استهلاك الطاقة مع نفس معدل الخطأ. DSSS يسبب تكاليف الكهرباء والاستثمار, مما يحد من الطلب في العقد تقنيات عمليات.

ساعة مرجعية دقيقة مهمة لتكنولوجيا LoRaWAN

لضمان أن المتلقي يمكن معالجة رقائق كود الواردة وتحويل الجزء الخلفي تيار إلى بيانات, تعتمد DSSS على مدار الساعة إشارة دقيقة عن لوحات الدوائر الالكترونية. هذه المصادر ساعة غالية نوعا ما، ودقة متزايدة من قطع مسافة السباق أيضا يزيد استهلاك الطاقة. تقنية CSS المستخدمة في مجال تكنولوجيا LoRaWAN (غرد انتشار الطيف) يمكن تنفيذها أكثر فعالية من حيث التكلفة لأنها لا تعتمد على مصدر وعلى مدار الساعة دقيقة. إشارة غرد هو إشارة الذي يختلف بمرور الوقت تردد.
ارسل رأيك
التاريخ
تم الحفظ
تواصل اجتماعي

في حالة شبكة تكنولوجيا LoRaWAN, وتيرة الزيادة إشارة على طول رقائق مدونة مجموعة بت من البيانات منها. لتحسين موثوقية, LoRaWAN يضيف معلومات تصحيح الخطأ إلى دفق البيانات. بالإضافة إلى الحصانة من النظم مع انتشار الطيف, العروض CSS مستوى عال من الحصانة لتشويه المتعددة ويتلاشى, وهي إشكالية في البيئات الحضرية – تماما مثل التحولات دوبلر: تراكب تغيير التردد. تقنية CSS هو أكثر قوة لأن التحولات دوبلر تسبب سوى تغيير طفيف في الوقت محور إشارة القاعدي.

المزيد من مجموعة أو ارتفاع معدل البيانات

مثل DSSS, لورا يمكن أن تختلف عدد من رقائق متاحة لكل بت. يحدد مستوى ستة عوامل تشتت مختلفة (SF). مع SF العالي, ويمكن زيادة مدى الشبكة – ولكن مع مزيد من الأداء لكل بت وانخفاض معدل البيانات العام. مع SF7, معدل البيانات الحد الأقصى هو تقريبا 5.4 كيلوبت / يمكن اعتبار الصورة والإشارة بما فيه الكفاية قوية على مسافة 2 كم – على الرغم من أن هذه المسافة تعتمد على التضاريس. مع SF10, تتراوح الزيادات المقدرة ل 8 كم مع البيانات بمعدل أقل قليلا من 1 كيلوبت / س. وهذا هو أعلى SF في الإرسال: انتقال من عقدة إلى المحطة الأساسية. A الهابطة يمكن استخدام اثنين حتى أكبر SF. وSFS متعامدة. وهذا يسمح العقد مختلفة لاستخدام تكوينات قناة مختلفة دون التأثير على بعضهم البعض. بالإضافة إلى المستوى البدني الذي يعد البيانات لتعديل CSS ونقل, تعرف LoRaWAN طبقتين المنطقية التي تتوافق مع مستويات 2 و 3 من نموذج OSI شبكة الطبقات (ربط الأنظمة المفتوحة).

• مستوى 2 هو مستوى اتصال البيانات لورا. ويوفر الحماية الأساسية للسلامة الرسالة بناء على الشيكات التكرار الدورية. LoRaWAN يؤسس الأساسي الاتصال من نقطة إلى نقطة.
• مستوى 3 يضيف ميزة بروتوكول الشبكة. العروض بروتوكول LoRaWAN الليمفاوية الفرصة للإشارة إلى بعضها البعض أو لإرسال البيانات إلى السحاب عبر الإنترنت – باستخدام مكثف أو عبارة.

وتستخدم تقنية LoRaWAN طوبولوجيا نجمة: التواصل عن رقة العقد عبر معظم بوابة مناسبة. العبارات تولي التوجيه و, إذا البوابة أكثر من واحد هو ضمن مجموعة من عقدة ورقة وطاقتها الشبكة المحلية, يمكن إعادة توجيه البلاغ إلى بديل. وتستخدم بعض البروتوكولات تقنيات عمليات شبكة الشبكات لزيادة المسافة القصوى من عقدة ورقة من بوابة. والنتيجة هي متطلبات الطاقة أعلى من العقد لإعادة توجيه رسائل من وإلى بوابات, وكذلك لتقصير لا يمكن التنبؤ بها من عمر البطارية.

ويضمن العمارة LoRaWAN أن البطارية من كل عقدة تقنيات عمليات يمكن أبعادها بشكل مناسب ومتوقع للتطبيق. تعمل بوابة كجسر بين البروتوكولات أبسط, التي تناسب أفضل لرقة العقد المقيدة الموارد, وبروتوكول الإنترنت (IP), والذي يستخدم لتقديم خدمات تقنيات عمليات. يأخذ التكنولوجيا LoRaWAN في الاعتبار أيضا وظائف مختلفة وملامح الطاقة للأجهزة نهاية من خلال دعم ثلاث فئات وصول مختلفة. يجب أن تكون جميع الأجهزة قادرة على دعم فئة A. هذا هو أسهل طريقة التي تساعد على تحقيق أقصى قدر من عمر البطارية. تستخدم هذه الفئة المستخدمة على نطاق واسع بروتوكول ألوها.

الاصطدام تجنب المتكاملة

ويمكن للجهاز إرسال رسالة الإرسال إلى العبارة في أي وقت: وقد بنيت في البروتوكول تجنب الاصطدام عند محاولة اثنين أو أكثر من أجهزة الإرسال في نفس الوقت. مرة واحدة في نقل اكتمال, ينتظر عقدة النهاية لرسالة الهابطة التي يجب أن يصل في غضون واحد من اثنين من فتحات الوقت المتاح. بمجرد استلام الرد, العقدة نهاية يمكن أن تذهب إلى النوم, الأمر الذي سيزيد من عمر البطارية.

ا LoRaWAN بوابة لا يمكن تنشيط عقدة فئة A نهاية إذا كان في حالة الخمول. عليه أن يستيقظ من تلقاء نفسه. ويرجع ذلك إلى توقيت المحلية أو تفعيل تسيطر الحدث, التي يتم تشغيلها بواسطة حدث في مدخلات استشعار المحلي. المحركات مثل الصمامات في نظام مراقبة السوائل يجب أن يكون قادرا على تلقي الأوامر المرسلة من قبل تطبيق الشبكة – حتى إذا كان لديهم أية بيانات محلية لتجهيز والاتصالات. هذه الأجهزة تستخدم الفئة B أو C وسائط.

مع فئة B, يتم تعيين كل جهاز نافذة الزمنية التي يجب أن تفعيل المتلقي من أجل البحث عن الرسائل الهابطة. يمكن أن تبقى العقدة في وضع السكون بين هذه النوافذ وقت. ويمكن إرسال رسائل الإرسال إذا كان الجهاز لا تنتظر رسالة الهابطة. الفئة B يستخدم عندما الكمون لمدة تصل إلى عدة دقائق يمكن السكوت عليها. خفض الدرجة C يدعم بشكل كبير الكمون مرات الرسائل الهابطة منذ بقايا نهاية الاستقبال الجبهة تقريبا نشطة باستمرار. جهاز الفئة C لا يحصل في الوضع إلا إذا كان يرسل رسائل الإرسال الخاصة بها. وتستخدم هذه الفئة عن طريق شبكة تعمل بالطاقة العقد نهاية.

التشفير المستمر لبيانات المستخدم المنقولة

وعلى النقيض من البروتوكولات الأخرى المقترحة لتقنيات عمليات, العروض LoRaWAN نهاية إلى نهاية التشفير للبيانات التطبيق – أسفل اليمين إلى خوادم السحابة التي تستخدم لإدارة وتقديم الخدمات. بالإضافة إلى تشفير نهاية إلى نهاية, يضمن تكنولوجيا LoRaWAN أن كل جهاز متصل بالشبكة لديه أوراق الاعتماد المطلوبة ويتيح الاختيار تقنيات عمليات العقد سواء كانوا لا يربط إلى بوابة مع هوية مزورة. لضمان المستوى المطلوب من التوثيق, وتمت برمجة كل جهاز LoRaWAN أثناء الإنتاج مع مفتاح فريد, التي يشار إليها في البروتوكول باعتباره AppKey.

يحتوي الجهاز أيضا على معرف فريد في جميع أنحاء العالم. لتجعل من السهل على الأجهزة لتحديد اتصالات بوابة بهم, كل شبكة لها المعرف الخاص به في قائمة تدار من قبل التحالف لورا. وتستخدم أجهزة الكمبيوتر التي تم تعريفها على أنها الانضمام الملقمات لمصادقة AppKey من أي جهاز يريد ان ينضم الى الشبكة. بمجرد المصادقة على انضمام خادم AppKey, أنه يخلق زوج من مفاتيح جلسة التي تستخدم لالعمليات اللاحقة. يتم استخدام NwkSKey على الرسائل تشفير التي تستخدم لتغييرات السيطرة على مستوى الشبكة, منها مثلا. لإعداد جهاز على بوابة محددة. المفتاح الثاني (AppSKey) بتشفير جميع البيانات على مستوى التطبيق. هذا الفصل يضمن أن الرسائل المستخدم لا يمكن اعتراضها وفك من قبل مشغل الشبكة الثالثة.

ويتم تحقيق مستوى آخر من الأمن من خلال استخدام عدادات آمنة التي يتم دمجها في بروتوكول رسالة. هذا يمنع ميزة حزمة الهجمات الاعاده فيه اعتراض القراصنة حزم ويتلاعب بها قبل إطعامهم مرة أخرى إلى دفق البيانات. يتم تنفيذ جميع الآليات الأمنية عن طريق التشفير AES, والتي ثبت لضمان مستوى عال من الأمن. ونظرا لتوفر على الصعيد الوطني, كفاءة وأمن الطاقة, تكنولوجيا LoRaWAN مناسبة للعديد من التطبيقات من بروتوكول لإنشاء شبكات تقنيات عمليات.