Τι είναι μια μονάδα LoRa & Πώς λειτουργεί το υλικό IoT

Πίνακας περιεχομένων

Καθώς ο κόσμος μας καλύπτεται με συνδεδεμένες συσκευές και αισθητήρες, μια επίμονη πρόκληση στραγγαλίζει τις υλοποιήσεις – αξιόπιστη ασύρματη συνδεσιμότητα σε τεράστιες περιοχές. Ενώ τεχνολογίες όπως το WiFi και το Bluetooth καλλιεργούν έξυπνα σπίτια, Η εμβέλειά τους περιορίζει την ανάπτυξη σε εκτεταμένες υποδομές, αγροκτήματα ή κατανεμημένα logistics. Εισαγάγετε το Long Range (LoRa) ασύρματος – μια καινοτόμος τεχνολογία που επιτρέπει σε μικροσκοπικές συσκευές με μπαταρία να στέλνουν δεδομένα σε απόσταση χιλιομέτρων σε πανταχού παρούσες πύλες συνδεδεμένες στο cloud. Αυτό ενεργοποιείται από τις μονάδες LoRa, εξαρτήματα υλικού μεγέθους σφραγίδας που περιέχουν τους πομποδέκτες, απαιτείται κεραία και μικροελεγκτής για την επικοινωνία LoRa. Ας ξεκινήσουμε να ξετυλίγουμε αυτό το ασύρματο θαύμα που είναι η τεχνολογία της μονάδας LoRa!

Τι είναι ένα LoRa ΜΧώρα

Μια μονάδα LoRa περιέχει ένα τσιπ πομποδέκτη LoRa και έναν μικροελεγκτή, δίνοντάς του όλα τα στοιχεία που χρειάζονται για επικοινωνία μεγάλης εμβέλειας. Χρησιμεύει ως δομικό στοιχείο για τη σύνδεση αισθητήρων, ενεργοποιητές και όλα τα είδη συσκευών IoT edge μέσω ενός δικτύου που βασίζεται στο LoRa. Οι μονάδες LoRa επιτρέπουν στις συσκευές να συνδέονται σε ένα δίκτυο LoRaWAN για αποστολή και λήψη δεδομένων σε μεγάλες αποστάσεις.

Οι μονάδες LoRa διατίθενται ως έτοιμα αυτόνομα εξαρτήματα ή ενσωματωμένα σε πλακέτες ανάπτυξης και αισθητήρες. Οι κοινές διεπαφές περιλαμβάνουν το UART, SPI και I2C για σύνδεση με εξωτερικούς μικροελεγκτές. ή ενσωματωμένοι αισθητήρες. Καθώς το LoRaWAN κερδίζει δημοτικότητα για εφαρμογές LPWAN, το οικοσύστημα των προσιτών μονάδων LoRa έχει αυξηθεί εκθετικά.

Πώς λειτουργεί μια μονάδα LoRa

Οι μονάδες LoRa επιτρέπουν την ασύρματη επικοινωνία πολλών μιλίων χρησιμοποιώντας μια κατοχυρωμένη με δίπλωμα ευρεσιτεχνίας προσέγγιση διαμόρφωσης φάσματος που αναπτύχθηκε από τη Semtech που ονομάζεται LoRa. Χρησιμοποιεί μια μορφή διαμόρφωσης φάσματος εξάπλωσης γνωστή ως Chirp Spread Spectrum (CSS) του οποίου η συχνότητα αυξάνεται ή μειώνεται με την πάροδο του χρόνου σε όλο το εύρος ζώνης του καναλιού. Αυτό επιτρέπει την ανάκτηση του σήματος κάτω από το δάπεδο του θορύβου παρέχοντας μεγάλη εμβέλεια επικοινωνίας με ελαστικότητα. Η διαμόρφωση LoRa αντισταθμίζει τον ρυθμό ακατέργαστων δεδομένων για την ευαισθησία, ασυλία και εμβέλεια παρεμβολών.

Με απλά λόγια, Οι μονάδες LoRa λαμβάνουν δεδομένα εισόδου, κωδικοποιήστε το μέσω σύνθετης διαμόρφωσης, και να μεταδώσει ένα ραδιοσήμα που μπορεί να ταξιδέψει μίλια σε χαμηλά επίπεδα ισχύος. Αυτό το σήμα αποδιαμορφώνεται από συσκευές πύλης LoRa που είναι συνδεδεμένες στο διαδίκτυο μέσω κινητής τηλεφωνίας, δορυφόρος, WiFi ή Ethernet. Στη συνέχεια, οι πύλες προωθούν τα δεδομένα σε έναν κεντρικό διακομιστή δικτύου για επεξεργασία και ανάλυση. Η επικοινωνία γίνεται με αμφίδρομους τρόπους – Οι τελικές συσκευές στέλνουν δεδομένα uplink στον διακομιστή όταν χρειάζεται. Οι διακομιστές μπορούν επίσης να προωθήσουν μηνύματα κατερχόμενης ζεύξης σε τερματικούς κόμβους μέσω πυλών.

Αρχιτεκτονική εργασίας ενότητας LoRa

Δημοφιλής αεφαρμογές του LoRa Μodules

Η μεγάλη διάρκεια ζωής της μπαταρίας, Η εμβέλεια και η ευρωστία των δικτύων LoRa είναι ιδανικά για τη σύνδεση αισθητήρων χαμηλού εύρους ζώνης και τους επιτρέπουν να συνδέουν περιοδικές μετρήσεις για χρόνια χωρίς φόρτιση. Ως εκ τούτου, Οι μονάδες LoRa έχουν υψηλή υιοθέτηση σε πολλές βιομηχανικές εφαρμογές IoT, συμπεριλαμβανομένων:

Έξυπνη γεωργία

Οι μονάδες LoRa επιτρέπουν την παρακολούθηση του μικροκλίματος στις καλλιέργειες μέσω αισθητήρων εδάφους, επιτρέποντας το πότισμα ακριβείας και τη χημική επεξεργασία προσαρμοσμένη στις συνθήκες σε κάθε περιοχή ενός αγροκτήματος. Οι ανιχνευτές τοποθεσίας μπορούν επίσης να παρακολουθούν τη χρήση του στοιχείου, ενώ οι αισθητήρες εξοπλισμού άρδευσης παρακολουθούν για διαρροές ή δυσλειτουργίες.

Έξυπνες πόλεις

Οι μονάδες LoRa συνδέουν την υποδομή της πόλης για απομακρυσμένη παρακολούθηση και έλεγχο. Οι εφαρμογές περιλαμβάνουν νερό ανάγνωσης, μετρητές αερίου και ηλεκτρισμού, παρακολούθηση των φώτων και της κυκλοφορίας, παρακολούθηση οχημάτων δημόσιας συγκοινωνίας, κατάσταση κάδου απορριμμάτων σε πραγματικό χρόνο, ανιχνευτές διαρροών σε συστήματα διανομής νερού κ.λπ.

Βιομηχανική Παρακολούθηση

Τα εργοστάσια επωφελούνται από το LoRa για την παρακολούθηση περιουσιακών στοιχείων, π.χ. παρακολούθηση της κατάστασης και της θέσης παλετών ή εμπορευματοκιβωτίων, παρακολούθηση της θερμοκρασίας των ευπαθών προϊόντων, ανίχνευση διαρροής, και τα λοιπά. Οι εγκαταστάσεις εξόρυξης χρησιμοποιούν επίσης δίκτυα LoRa για παρακολούθηση αερισμού, παρακολούθηση οχημάτων κλπ.

Περιβαλλοντικής παρακολούθησης

Οι κυβερνήσεις αναπτύσσουν δίκτυα LoRa με περιβαλλοντικούς αισθητήρες στα δάση, ποτάμια και απειλούμενα ενδιαιτήματα για τον εντοπισμό παράνομων δραστηριοτήτων και την ανατροφοδότηση δεδομένων για έργα αποκατάστασης. Αυτοί οι αισθητήρες μεγάλης διάρκειας ζωής σχηματίζουν ιστούς συλλογής δεδομένων IoT συγκομίζοντας βασικούς δείκτες όπως η υγρασία του εδάφους, υγρασία, ποιότητα νερού και πολλά άλλα.

Εφοδιαστική αλυσίδα / Επιμελητεία

Οι ανιχνευτές περιουσιακών στοιχείων LoRa και οι οθόνες κατάστασης επιτρέπουν την ορατότητα και αποτρέπουν τις απώλειες σε όλη την αλυσίδα εφοδιασμού. Οι εταιρείες παρακολουθούν τις παλέτες από την αποθήκη έως τον πελάτη, παρακολουθεί τα φαρμακευτικά προϊόντα και τα τρόφιμα για αποκλίσεις από τα ασφαλή επίπεδα θερμοκρασίας/υγρασίας, διασφάλιση της ακεραιότητας των προϊόντων υψηλής αξίας κατά τη διαμετακόμιση και πολλά άλλα.

Πλεονεκτήματα και μειονεκτήματα του LoRa ΜΧώρα

Οι μονάδες LoRa παρέχουν σημαντικά πλεονεκτήματα όσον αφορά τη συνδεσιμότητα μεγάλης εμβέλειας και τη λειτουργία χαμηλής ισχύος που τις καθιστούν εξαιρετικά χρήσιμες για πολλές εφαρμογές IoT. Ωστόσο, όπως με κάθε τεχνολογία, Υπάρχουν επίσης ορισμένα μειονεκτήματα που πρέπει να ληφθούν υπόψη ανάλογα με τις διαφορετικές περιπτώσεις χρήσης.

πλεονεκτήματα και μειονεκτήματα των μονάδων LoRa

Πλεονεκτήματα της ενότητας LoRa

Ας διερευνήσουμε τα βασικά πλεονεκτήματα που οδηγούν στην υιοθέτηση αυτού του προτύπου ασύρματης εμβέλειας:

  • Επικοινωνία μεγάλης εμβέλειας: Μέχρι και 5 εμβέλεια χιλιομέτρων σε αστικές περιοχές και έως 15 χλμ σε αγροτικές περιοχές ή περισσότερα είναι δυνατόν με ιδανική τοποθέτηση οπτικού πεδίου. Ένας μικρός αριθμός πυλών LoRa παρέχει εκτεταμένη κάλυψη.
  • Εξαιρετική χωρητικότητα δικτύου, χιλιάδες κόμβοι ανά πύλη: Η χρήση διαφορετικών καναλιών και παραγόντων εξάπλωσης ελαχιστοποιεί τις συγκρούσεις. Μια ενιαία πύλη LoRa μπορεί να χειριστεί χιλιάδες συσκευές τερματικού κόμβου ταυτόχρονα – εξασφάλιση χωρητικότητας για μαζικές αναπτύξεις συσκευών.
  • Χαμηλή κατανάλωση ενέργειας: Η διάρκεια ζωής της μπαταρίας είναι εφικτά χρόνια με την αποστολή μικρών τακτικών πακέτων δεδομένων χάρη στην ελάχιστη κατανάλωση ενέργειας σε καταστάσεις αναστολής λειτουργίας.
  • Αντοχή σε παρεμβολές: Η διαμόρφωση φάσματος διασποράς τσιρπ παρέχει εξαιρετική ανθεκτικότητα στο θόρυβο και τις παρεμβολές καναλιών.
  • Ασφαλής μετάδοση δεδομένων: Το LoRaWAN ορίζει κρυπτογράφηση AES-128 bit από άκρο σε άκρο για εμπιστευτικότητα δεδομένων.
  • Χαμηλό κόστος μονάδας: Ως πρότυπο υλικού που παράγεται σε όγκο, Οι μονάδες LoRa και οι πίνακες ανάπτυξης είναι αρκετά προσιτές, προώθηση της μαζικής υιοθεσίας.
  • Παγκόσμια διαλειτουργικότητα δικτύου: Το πρωτόκολλο LoRaWAN διασφαλίζει τη διαλειτουργικότητα μεταξύ υποδομής και μονάδων από διαφορετικούς κατασκευαστές σε παγκόσμιες αναπτύξεις

Μειονεκτήματα της ενότητας LoRa

Ενώ οι μονάδες LoRa παρέχουν εξαιρετική ασύρματη εμβέλεια και διάρκεια ζωής της μπαταρίας, έχουν κάποιους περιορισμούς μεταξύ των οποίων:

  • Χαμηλότερο εύρος ζώνης δεδομένων: Οι μέγιστοι ρυθμοί δεδομένων του LoRa είναι πολύ χαμηλότεροι από το WiFi, 4Εύρος ζώνης G/5G στην περιοχή Mbps ή Gbps.
  • Περιορισμένη χωρητικότητα από την Gateways: Ο αριθμός των τελικών κόμβων περιορίζεται από την πυκνότητα και την κάλυψη της πύλης LoRa.
  • Παρεμβάσεις σε μπάντες χωρίς άδεια: Παρά την εξαιρετική στιβαρότητα της διαμόρφωσης LoRa, Οι εξωτερικές παρεμβολές μπορούν να περιορίσουν την απόδοση.
  • Περιοριστικός κύκλος λειτουργίας: Οι κανονισμοί που σχετίζονται με τη λειτουργία σε μη αδειοδοτημένες ζώνες περιορίζουν τη δυνατότητα για συνεχή σύνδεση.

Διαφορές σιμεταξύ LoRa και LoRaWAN

Οταν πρόκειται για LoRa και LoRaWAN, Το LoRa αναφέρεται στο υποκείμενο πρωτόκολλο διαμόρφωσης μεγάλης εμβέλειας, ενώ το LoRaWAN ορίζει τα επίπεδα επικοινωνίας δικτύου και την αρχιτεκτονική συστημάτων υψηλότερου επιπέδου:

Φυσικό στρώμα LoRa – Το επίπεδο φυσικής διαμόρφωσης LoRa που αναπτύχθηκε από τη Semtech επιτρέπει τη μεγάλη εμβέλεια, ασύρματη σύνδεση ραδιοσυχνοτήτων χαμηλής κατανάλωσης με κωδικοποίηση δεδομένων σε πακέτα ευρέος φάσματος chirp. Παράμετροι όπως η ισχύς μετάδοσης, ρυθμός bit, αριθμός καναλιού, Η συχνότητα του φορέα κ.λπ. ορίζεται εδώ.

Επίπεδο ελέγχου πρόσβασης πολυμέσων LoRaWAN – Το LoRaWAN είναι ένα ανοιχτό πρότυπο που ορίζει τα επίπεδα επικοινωνίας υψηλότερου επιπέδου, όπως ο έλεγχος ταυτότητας μεταξύ συσκευών και πυλών, ενσωμάτωση στο σύννεφο, μεθόδους αμφίδρομης επικοινωνίας, προγραμματισμός κουλοχέρηδων λήψης και πολλά άλλα. Η ασφάλεια είναι επίσης εγγυημένη μέσω της υποστήριξης από άκρο σε άκρο κρυπτογράφηση AES-128 για την προστασία των δεδομένων στον αέρα και μέσω συνδέσμων backhaul.

Εφαρμόζοντας σωστά το LoRaWAN, Οι μονάδες και οι πύλες μπορούν να διαλειτουργούν μεταξύ διαφόρων παρόχων υπηρεσιών δικτύου. Οι περισσότερες μονάδες που είναι διαθέσιμες σήμερα διαθέτουν ενσωματωμένη υποστήριξη πρωτοκόλλου LoRaWAN για συνδεσιμότητα στο cloud.

Παράγοντες για την επιλογή της σωστής μονάδας LoRa

Με τυποποίηση πρωτοκόλλου μέσω LoRaWAN, Οι μονάδες από διάφορους κατασκευαστές είναι σε μεγάλο βαθμό συμβατές. Ωστόσο, Η κατανόηση των παρακάτω παραγόντων βοηθά στην επιλογή του κατάλληλου στοιχείου για την εφαρμογή σας:

  • Υποστήριξη ζώνης συχνοτήτωνt: Η αντιστοίχιση της κατάλληλης ζώνης ISM σύμφωνα με τη γεωγραφική περιοχή διασφαλίζει τη συμμόρφωση με τους κανονισμούς. Οι κοινές ζώνες που πρέπει να λάβετε υπόψη είναι τα 433Mhz(Ασία), 868MHz (Ευρώπη) και 915 MHz (Βόρεια Αμερική).
  • Ισχύς μετάδοσης και ευαισθησία δέκτη: Οι μονάδες υψηλής ισχύος επεκτείνουν την εμβέλεια αλλά καταναλώνουν περισσότερη ενέργεια.
  • Εύρος θερμοκρασίας: Οι βιομηχανικές μονάδες υποστηρίζουν ακραίες θερμοκρασίες μεταξύ -40 και +85 °C.
  • Form Factor: Οι μικροσκοπικές μονάδες SMD επιτρέπουν την ενσωμάτωση, ενώ οι ενσωματωμένες επιλογές PCB ταιριάζουν στην κατασκευή πρωτοτύπων. Ελέγξτε το μέγεθος, επιλογές κεραίας, οπές στερέωσης.
  • Υποστήριξη κλάσης LoRaWAN (ΕΝΑ, Β ή Γ):Η προδιαγραφή LoRaWAN ορίζει κλάσεις τελικής συσκευής που εξισορροπούν την αμφίδρομη κατεύθυνση, καθυστέρηση και διάρκεια ζωής της μπαταρίας. Για παράδειγμα, Η κατηγορία Α επιτρέπει τη μέγιστη ενεργειακή απόδοση, ενώ η κατηγορία C ανταλλάσσει τη διάρκεια ζωής της μπαταρίας για απόκριση σε πραγματικό χρόνο.
  • Πιστοποιήσεις όπως CE, FCC: Οι πιστοποιήσεις υποδεικνύουν ότι οι μονάδες συμμορφώνονται με τα πρότυπα εκπομπών και ατρωσίας που απαιτούνται για εμπορική ανάπτυξη.

Επιλέγοντας το MOKOSmart LoRa Μodules

Μια εξαιρετική πηγή ικανών και οικονομικά αποδοτικών μονάδων LoRa είναι η MOKOSmart. Εστιάζουμε αποκλειστικά σε ασύρματες συσκευές IoT, συμπεριλαμβανομένης της Cellular, Επιλογές Bluetooth και LoRa. Μας MKL62 έρχεται γεμάτο με το chipset SX1262 LoRa της Semtech που παρέχει αξιόπιστη απόδοση ραδιοσυχνοτήτων για μίλια παράλληλα με την υποστήριξη πρωτοκόλλου LoRaWAN. Προσφέρει εκτεταμένες υπηρεσίες εύρους θερμοκρασίας και τοποθεσίας που επιτρέπουν λύσεις για έξυπνη γεωργία, παρακολούθηση τοποθεσίας, έξυπνοι μετρητές, και τα λοιπά. Με δυνατότητα προσαρμογής συσκευών IoT σε συνδυασμό με το πλήρες οικοσύστημα υλικού IoT, Η MOKOSmart αποδεικνύεται ένας ιδανικός προμηθευτής για οποιονδήποτε Λύση με βάση το LoRaWAN.

ΣΥΝΕΧΙΣΤΕ ΝΑ ΔΙΑΒΑΣΕΤΕ ΓΙΑ ΤΗ ΛΩΡΑ

Γραμμένο από --
Νικ Χε
Νικ Χε
Νίκος, ένας έμπειρος διαχειριστής έργου στο R&Δ τμήμα, φέρνει μια πλούσια εμπειρία στη MOKOSMART, έχοντας προηγουμένως υπηρετήσει ως μηχανικός έργου στην BYD. Η εμπειρία του στο R&Ο D φέρνει μια ολοκληρωμένη δεξιότητα στη διαχείριση του έργου του IoT. Με ένα συμπαγές φόντο που εκτείνεται 6 χρόνια στη διαχείριση έργων και λάβετε πιστοποιήσεις όπως PMP και CSPM-2, Ο Νικ διαπρέπει στον συντονισμό των προσπαθειών σε όλες τις πωλήσεις, μηχανική, δοκιμές, και ομάδες μάρκετινγκ. Τα έργα συσκευών IoT στα οποία έχει συμμετάσχει περιλαμβάνουν Beacons, Συσκευές LoRa, πύλες, και έξυπνες πρίζες.
Νικ Χε
Νικ Χε
Νίκος, ένας έμπειρος διαχειριστής έργου στο R&Δ τμήμα, φέρνει μια πλούσια εμπειρία στη MOKOSMART, έχοντας προηγουμένως υπηρετήσει ως μηχανικός έργου στην BYD. Η εμπειρία του στο R&Ο D φέρνει μια ολοκληρωμένη δεξιότητα στη διαχείριση του έργου του IoT. Με ένα συμπαγές φόντο που εκτείνεται 6 χρόνια στη διαχείριση έργων και λάβετε πιστοποιήσεις όπως PMP και CSPM-2, Ο Νικ διαπρέπει στον συντονισμό των προσπαθειών σε όλες τις πωλήσεις, μηχανική, δοκιμές, και ομάδες μάρκετινγκ. Τα έργα συσκευών IoT στα οποία έχει συμμετάσχει περιλαμβάνουν Beacons, Συσκευές LoRa, πύλες, και έξυπνες πρίζες.
Μοιραστείτε αυτήν την ανάρτηση
Ενδυναμώστε τους συνδεδεμένους σας Ανάγκη με το MOKOSmart LoT Device Solutions!