LoRa – Un estándar de radio abierto de LPWAN

LoRa - Un estándar de radio abierto de LPWAN

LoRa es un estándar de radio abierto de una red de área amplia de baja potencia (LPWAN) por solo pequeñas cantidades de datos. Por lo tanto, es adecuado para un largo alcance.

Como para LoRaWAN, es el nombre de una red de radio basada en LoRa. LoRa y utiliza bandas de frecuencia de las bandas ISM sin licencia. Esto significa que un LoRaWAN puede ser una alternativa o complemento de la red móvil tradicional con un operador de red central.. Y lo que es más, un LoRaWAN también se conoce como una red 0G para diferenciarlo de las comunicaciones móviles tradicionales.

Dado que LoRa es un estándar de radio abierto, cualquiera puede configurar un LoRaWAN como una red IoT o M2M con comunicación bidireccional o usar una solución basada en la comunidad.

Nota: LoRaWAN estadounidense es diferente de LoRaWAN europeo. Esto tiene un impacto en la velocidad de transmisión y, por lo tanto, también en el consumo de energía..

Caracteristicas

• conexión: Orientado hacia arriba, bidireccional, modo de reconocimiento posible

• modulación: Chirp Spread Spectrum y FSK

• Red de arquitectura: Los dispositivos finales se comunican con las puertas de enlace., que transmiten los paquetes de datos a un servidor. El servidor tiene interfaces para conectarse a plataformas y aplicaciones IoT.

• rangos de frecuencia: 868 megahercio (863–870 MHz, dividido en varias subbandas) en Europa y 915 MHz en los Estados Unidos. El período de uso del canal está limitado por las regulaciones de muchos países. (ciclo de trabajo).

• Rango: Dependiendo de la topografía., hasta 2 km en zonas urbanas y hasta 15 km en zonas rurales. Se logra una buena penetración de los edificios..

• Consumo de energía: Entre 10 mA y 100 nA en modo de suspensión. Dependiendo de la aplicación, la duración de la batería es 2 a 15 años.

• Ancho de banda del canal de radio: 125 kHz

• sensibilidad: -137 dBm

• Poder de transmision: +20 dBm o un máximo de 25 mW

• paquetes de datos: YO: max. 51 bytes / Estados Unidos: max. 11 bytes de datos de usuario por paquete

• Ratio de transferencia: Entre 250 poco / s y 50 kbit / s

Tecnología de transmisión

Tecnología de transmisión LoRa

Para lograr una alta eficiencia en la transferencia de datos y el consumo de energía, LoRaWAN usa una distribución de frecuencia. Permite evitar en gran medida la interferencia y evitar la interferencia de banda estrecha.

El método de transmisión se llama “Chirp Spread Spectrum”. Y la transmisión de la señal tiene lugar como una especie de chirrido. Luego, el pulso chirrido se extiende sobre un amplio rango de frecuencia. El ancho de banda se puede usar opcionalmente para una alta velocidad de transmisión de datos o una transmisión robusta. El factor de dispersión y el ancho de banda determinan qué tan alta puede ser la velocidad de datos y qué tan alta es la probabilidad de recepción.

Las señales moduladas con diferentes factores de propagación y transmitidas por el mismo canal de frecuencia no interfieren entre sí.. La ortogonalidad de los factores de propagación permite la transmisión simultánea de varios dispositivos finales en el mismo canal..

Las señales LoRa son muy robustas contra interferencias dentro y fuera de banda.. Su insensibilidad a la recepción o desvanecimiento por trayectos múltiples garantiza un largo alcance en las zonas urbanas..

Arquitectura de red LoRaWAN

La arquitectura de red LoRaWAN consta de muchos dispositivos finales en forma de sensores y actuadores., varias puertas de enlace y un servidor de red central. El dispositivo terminal se comunica con la puerta de enlace.. La puerta de enlace se conecta al servidor de red.. Luego, el servidor de red se comunica a través de varios protocolos (p.ej. DESCANSO, MQTT, etc.) con una aplicación que se opera, por ejemplo, como una aplicación en la nube.

En un LoRaWAN, las puertas de enlace son los receptores de las señales de radio en 868 megahercio. Aquí los chips LoRa reciben las señales de chirp. En cuanto a las puertas de enlace, por otra parte, Conectar a internet.

Las puertas de enlace de un LoRaWAN idealmente forman una red muy unida y se pueden distribuir en todo el mundo..

Un mensaje puede ser recibido por una o más puertas de enlace. Las puertas de enlace envían estos al servidor de red sin más intervención.

En un LoRaWAN, los servidores de red son responsables de identificar al remitente y reenviar el paquete a un servidor de aplicaciones.

El servidor de red asegura, entre otras cosas, que un mensaje llega solo una vez al servidor de aplicaciones, independientemente de cuántas puertas de enlace lo hayan recibido.

Red privada o comunitaria

Básicamente todos pueden operar su propio LoRaWAN. Dado que LoRa funciona en el rango de frecuencia no asignado, no son necesarios costos de licencia para frecuencias.

Si solo tiene que configurar un LoRaWAN en un área limitada, el funcionamiento de sus propios gateways y servidores puede tener sentido.

sin embargo, si depende de una red de radio de área amplia, también puedes contactar MOKOSmart, solo operamos nuestra propia puerta de enlace, que habla a los servidores a través de Internet. Con respecto a la seguridad, solo tiene que confiar en el servidor de red para entregar los paquetes de datos recibidos y el servidor de aplicaciones, que puede descifrar el contenido.

Rango

LoRa tiene una alta sensibilidad de -137 dBm, lo que aumenta la disponibilidad de la red. Las señales penetran en los muros de los edificios sin ningún problema y también pueden llegar a las bodegas u otros llamados lugares interiores profundos..

La distancia entre el transmisor y el receptor es aproximadamente 3 km (ciudad), aprox.. 6 km (afueras) y hasta 13 km (zonas rurales) dependiendo del entorno y las zonas urbanizadas.

La distancia entre el transmisor LoRa y el receptor depende del factor de propagación, el ancho de banda, la potencia de transmisión seleccionada del chip LoRa y la antena utilizada.

Ratio de transferencia

Para maximizar la vida útil de la batería y controlar la capacidad general de la red (limitado por los requisitos reglamentarios), LoRa controla la velocidad de datos y la salida de RF individualmente usando la velocidad de datos adaptativa (ADR) para cada dispositivo final.

La comunicación entre el terminal y la puerta de enlace se realiza en diferentes canales de frecuencia con diferentes velocidades de datos. El rango de datos es 0. 3 a 50 kbit / s. El tamaño del paquete físico es 64 bytes. 13 los bytes son necesarios para el encabezado. Esto deja 51 bytes para los datos del usuario.

Nota: en los Estados Unidos, el tiempo del canal está limitado a 400 milisegundos. Esto significa que solo un máximo de 11 bytes de datos de usuario pueden transmitirse por paquete.

El SF12 (factor de propagación) a 125 kHz (banda ancha) solo logra 250 poco / s (velocidad de datos). Es muy probable que el receptor perciba el pulso de chirrido porque es relativamente fácil distinguir las señales del ruido..

La combinación especificada más rápida es SF7 en 250 ancho de banda de kHz. Esto lleva a 11,000 bps.

El consumo de energía

El proceso de modulación LoRa permite una potencia de transmisión óptima con el menor consumo de energía posible por el transmisor. El bajo consumo de energía permite una duración de la batería de hasta 15 años.

Esto simplifica el manejo y es económico porque no se requiere una fuente de alimentación separada.

Clases de dispositivos

LoRa diferencia entre diferentes clases de dispositivos, por lo que solo la clase A es interesante para aplicaciones en Internet de las cosas. Y el dispositivo final está en un estado de ahorro de batería y solo transmite brevemente cuando el estado cambia. Algo solo se puede enviar a la terminal durante este tiempo.

Junto con el módulo de radio, Estos dispositivos finales son muy económicos debido a su simplicidad y también son adecuados para cubrir una alta demanda.

Si los dispositivos también se pueden abordar fuera de este período, dispositivo de clase B o C en realidad debe seleccionarse, que aumenta enormemente el consumo de energía y, dependiendo de la red, no es compatible en absoluto.

Aplicaciones

LoRa está hecho principalmente para aplicaciones de sensores estáticos.. Las aplicaciones típicas incluyen grabación, consultar e intercambiar información de estado. Con sensores ubicados en cualquier lugar, la información puede ser determinada u obtenida, que se puede integrar fácilmente en una aplicación.

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