Los temas analizados con LoRaWAN Velocidad de transmisión

transmisión LoRaWAN

La capacidad más importante de los dispositivos de la IO es el de la comunicación. existen diferentes protocolos con diferentes áreas de aplicación. mientras que WiFi, Bluetooth, Zigbee u otros estándares de radio se utilizan a menudo para distancias cortas en el hogar, dispositivos tienen que ser ubicado en otro lugar utilizar tecnologías alternativas. grupo tal de tecnologías es la transmisión LoRaWAN. sin embargo, éstos tienen la ventaja de una eficacia significativamente mayor alcance y mejor energía que la mayoría de los otros estándares de radio a expensas de ancho de banda. El cuadro siguiente muestra LoRaWAN en comparación con algunos otros protocolos de comunicación inalámbrica. LoRaWAN tecnologías se utilizan sobre todo cuando los dispositivos finales se instalan en lugares que sólo el trabajo con otras tecnologías que son difíciles de alcanzar, o cuando la eficiencia energética es de gran importancia. En este LoRaWAN se utiliza como tecnología de LPWAN.

sin embargo, alcance y el consumo de energía no son los únicos puntos importantes de la IO. Una cuestión que a menudo se pasa por alto es la seguridad de los dispositivos conectados en red. Entre 2017 y 2018 solo, el número de programas maliciosos conocidos para los dispositivos IO aumentado casi se cuadruplicó. Sin embargo, el malware no es la única amenaza. Una gran cantidad de dispositivos IO envían datos protegidos inadecuadamente, causando ataques a que los datos y por lo tanto también en la infraestructura de la IO. Espionaje, manipulación de los datos y la adquisición completa de sistemas son escenarios de ataque ejemplares.

Otro tema relevante en la seguridad de la IO es actualizaciones de firmware; que permiten a los fabricantes para traer nuevas funciones a los dispositivos y, en caso de incidentes de seguridad, para remediarlos sin que el usuario tenga que ser activo. Es extremadamente importante que los cambios también se llevan a cabo de una manera segura para que los atacantes no son capaces de inyectar el firmware en un dispositivo de falsa.

Combinando las actualizaciones de firmware y dispositivos finales que utilizan un protocolo LoRaWAN para transmisión de datos crea un desafío completamente nuevo. Mientras que para las tecnologías basadas en IP, tales como B. W-LAN, ya hay algunas sugerencias para protocolos específicos, actualizaciones a través de LoRaWAN están todavía en gran parte sin explorar. La razón de que los protocolos clásicos no se pueden utilizar se puede encontrar en las restricciones de tecnologías LoRaWAN. LoRaWAN, por ejemplo, tiene altas limitaciones en términos de velocidad de datos y la velocidad de transmisión LoRaWAN y no tiene ningún protocolo de transporte estandarizado, que compensa las pérdidas en la transmisión de datos podría.

1.1 El buzón inteligente

En este trabajo, una aplicación específica se considera y se examinan diversos temas de seguridad de la IO. Un buzón inteligente fue desarrollado, que notifica al usuario a través de su teléfono inteligente cuando está en el buzón de correo ha sido recibido.

1.1.1 caso de uso

La idea básica del buzón inteligente es asegurarse de que el usuario no tiene constantemente para abrir su buzón de correo para averiguar si hay algún correo en ella. En lugar, él debe recibir una notificación en su dispositivo móvil tan pronto como no hay electrónico está en el buzón. Esto tiene la ventaja de que el momento de que el usuario no se debe innecesaria a los buzones que están lejos de ser el usuario o que rara vez contiene el correo se afirma.

Las funciones de la aplicación deliberada se mantienen pequeñas debido al enfoque en la seguridad y la eficiencia energética. Adicionalmente, la aplicación fue desarrollado como una “extensión”. Debería ser posible hacer esto con poco esfuerzo por parte del usuario para instalar los buzones. Funcionamiento de la batería y un pequeño factor de forma son por lo tanto también requisitos para el proyecto.

1.1.2 temas examinados con transmisión LoRaWAN

Como se mencionó anteriormente, el enfoque del trabajo es en la seguridad de la IO. Adicionalmente, la eficiencia energética se considera. A partir de estas prioridades, hay varios subtemas que se examinan usando el buzón inteligente haber sido el primer punto es el seguro, transmisión LoRaWAN datos cifrados-E2E. Especialmente con buzones en las zonas comunes, es importante que un atacante no se entera puede determinar si y cuánto es el correo en el buzón. Esto evita que se puede encontrar fácilmente si un robo valdría la pena. La protección también es importante contra la manipulación para evitar que el usuario reciba información falsa sobre el estado del buzón de correo. Adicionalmente, se examina en qué medida la negociación de claves criptográficas para estas tareas es una forma segura se puede llevar a cabo sin el fabricante del dispositivo o de terceros puede averiguar.

El siguiente punto principal de la investigación es las actualizaciones de firmware seguras vía LoRaWAN. Actualmente no existe una norma oficial con respecto a la transferencia de firmware. Actualizaciones a través de LoRaWAN. A este respecto, es una de las tareas principales de esta obra
para diseñar y probar. En el final, el buzón inteligente debe ser capaz de llevar a cabo actualizaciones de firmware a través de LoRaWAN sin intervención del usuario. Estos cambios también deben ser asegurados mediante cifrado para evitar la manipulación. Finalmente, se examinó la forma de correo es arrojado a un dispositivo de buzón de correo que pueda ser reconocido. Varias tecnologías se examinaron y se identificó una adecuada.

2.1 LoRaWAN

LoRaWAN es una solución LoRaWAN para las aplicaciones de la IO con una pequeña cantidad de datos energéticamente eficiente y se puede transmitir de forma inalámbrica a través de grandes distancias. Consiste en un lado de la radio LoRa, un protocolo para datos físicos de transmisión LoRaWAN y por otra parte de sí mismo LoRaWAN, un protocolo de MAC que se basa en LoRa se acumula y proporciona un procedimiento normalizado para la transferencia de datos a través de LoRa. LoRaWAN, como uno de los puntos clave en este trabajo, se utilizó para la comunicación con los dispositivos finales, incluyendo el buzón inteligente.

2.1.1 Lo que es LoRa

LoRa es un proceso de modulación de frecuencia desarrollado por comunicación inalámbrica Semtech entre dos interlocutores aceptados. Es, por lo tanto, un protocolo físico (capa antirrobo 1), que sólo se hace cargo de la modulación de la transmisión de datos física. LoRa utiliza chirridos moduladas en frecuencia a los símbolos codifican. La modulación chirp usos utilizado “chirridos” para símbolos de transmisión. La frecuencia se cambia de forma continua a través del ancho de banda durante un período de tiempo definido. Los símbolos son transferidos sobre el comienzo de la chirp se definen.

Las principales ventajas que ofrece esta modulación en comparación con FSK o PSK son los de largo alcance y la robustez frente al ruido. Ambos son del factor de expansión y el ancho de banda utilizado. El factor de dispersión determina la duración de un solo chirrido, es decir, cómo de ancho se está extendiendo”. Un factor más alto significa símbolos más amplios, que asegura rangos de transmisión LoRaWAN más largos, sino también la transmisión de datos más lenta. En LoRa factores de propagación 7 a 12 se define, lo que significa que la velocidad de transmisión LoRaWAN de un máximo de 37.5 kbit / S para un mínimo de 300 poco / s se puede lograr. El ancho de banda se fija en 125 kHz, 250 kHz o 500 kHz y también influye en el alcance y la velocidad de la señal. La elección concreta de estos parámetros se determina por LoRaWAN.

Las frecuencias que utiliza Lora dependen de la región. En Europa, usted puede 868 MHz o por lo 433 MHz puede ser enviada. Es importante mencionar que estas frecuencias son espectros sin licencia, lo que no hay cuota de licencia para usarlos. Para compensar esto, aplicar temporal, enviar restricciones que todos los dispositivos deben cumplir. Estos son entre 0.1% y 10%, dependiendo de la frecuencia utilizada.

2.1.2 Que es LoRaWAN

LoRaWAN es un protocolo MAC (capa antirrobo 2), que se basa en LoRa (pero también con FSK se puede utilizar), y también algunos elementos de un protocolo de red (capa antirrobo 3) contiene. Se define un formato de mensaje, así como los comandos de MAC para controlar la transferencia. Los parámetros para la transmisión LoRa subyacente también están determinadas por LoRaWAN. La primera parte es la especificación actual, que define los formatos de mensaje, los comandos MAC, y la secuencia de. Los parámetros regionales, ¿Qué ajustes específicos para LoRa, así como algunos ajustes o adiciones al protocolo LoRaWAN, están disponibles como una extensión definen dependiendo de la región respectiva.

Una red LoRaWAN se compone de varios grupos de participantes y se organiza en una topología en estrella por estrella, como se muestra en la figura 5. En el medio está el servidor de red, que es la administración del lado del servidor de la red LoRaWAN y ofrece un API para aplicaciones de cliente. Administrar aplicaciones LoRaWAN y enviar y recibir mensajes a enviar. Este servidor se comunica con varias puertas de enlace a través de una conexión IP. Su tarea principal es la de reenviar los paquetes LoRaWAN recibidos del servidor de red a los dispositivos finales a través de Lora y viceversa. En consecuencia, que sirven como una interfaz para cambiar el medio físico. Stand en el extremo de los dispositivos finales que se comunican con una o más puertas de enlace para transmitir sus datos. El protocolo LoRaWAN es solamente entre la pasarela y los dispositivos finales utilizado. No estándar se define por las sendas restantes y ese formato, por lo tanto, depende de las aplicaciones específicas utilizadas.

En este contexto, LoRaWAN adquiere algunas tareas, que se explican más adelante. Esto incluye las diferentes clases de comunicación que se utilizan los datos se pueden transmitir de diferentes maneras, las dos opciones para añadir dispositivos a una aplicación LoRaWAN, el cifrado y comprobación de integridad de los datos transmitidos, y los diversos comandos MAC para controlar la conexión. Este último no se explicará más adelante, ya que son muy específicos y no son relevantes para este trabajo.

2.1.3 modos de transmisión de datos LoRaWAN

LoRaWAN es compatible con tres modos diferentes para la transmisión de datos. Cada uno de éstos tiene Modi casos de uso específicos, así como las ventajas y desventajas, que se enumeran a continuación.

Clase A

Clase A modo es el principal modo de transmisión LoRaWAN utilizado por todos los dispositivos finales y puertas de enlace debe ser apoyada. Permite la comunicación bidireccional entre el terminal y la puerta de enlace basado en el principio ALOHA. En el caso de LoRaWAN, Esto significa que un terminal puede enviar datos en cualquier momento, pero sólo por dos intervalos cortos de uno después de enviar un paquete de datos también pueden recibir datos.

La ventaja de este modo es que un dispositivo terminal sólo al enviar datos y poco después de este giro en el transceptor LoRa para recibir una respuesta llegó a. Esto significa que puede permanecer desactivado mayor parte del tiempo, lo que ahorra energía. La desventaja, sin embargo, es que el terminal no tiene ningún dato en cualquier otro momento puede recibir. Adicionalmente, sólo uno puede ser recibido para enviada convertirse en cada paquete de datos.

Una operación de clase, por lo tanto, que tiene más sentido cuando se envían mensajes principalmente de enlace ascendente y enlace descendente mensajes raramente. Desde LoRaWAN preferiblemente en sensores y dispositivos finales de bajo rendimiento similares, que normalmente sólo proporcionan información de estado para una aplicación final se utiliza para la mayoría de los dispositivos finales el modo de transferencia de datos preferida.

LoRaWAN clase de transmisión de una

Clase B

Clase-B es una extensión que no tiene que ser apoyado por dispositivos finales. Por este modo puede ser utilizada por dispositivos finales, además de Clase-A a intervalos regulares. Recibir datos desde la puerta de entrada sin tener que enviarlo a sí mismo. Para el faro envía una llamada baliza de cada 128 s, que contiene alguna información de estado acerca de la puerta de enlace. Los dispositivos finales que reciben este puede entonces utilizar la baliza y la periodicidad ranura ping para calcular los tiempos en los que se pueden recibir datos. Esto les permite estar en el momento adecuado por breves momentos encender el transceptor LoRa para recibir cualquier dato que pueda estar presente. El proceso se muestra a continuación.

clase de transmisión LoRaWAN b

Clase-B ofrece un buen equilibrio entre la accesibilidad y el consumo de energía, ya que la periodicidad de ping ranura se pueden ajustar con el control de la frecuencia con que debe ser recibida. Esto significa que más energía se utiliza para la operación de pura clase A, pero todavía hay largos períodos de tiempo en el que el transceptor LoRa se puede apagar. Otra ventaja de la Clase-B es la capacidad de almacenar datos en 8 para ser capaz de transmitir de multidifusión a varios dispositivos simultáneamente, siempre y cuando la dirección y las teclas son las mismas. grupos de multidifusión puede, por lo tanto, ser creado.

El uso de Clase-B tiene sentido si tiene un dispositivo para recibir datos más a menudo sin el envío de datos en sí mismos, pero el dispositivo todavía tiene que trabajar con eficiencia energética. Una aplicación típica sería dispositivos finales que son regulares puede ser controlado sin ser de tiempo crítico.

Clase C

El último, también opcional, el modo de transmisión es la Clase-C. En esto, Los interruptores de terminales permanecerán en la recepción para ser capaz de recibir datos desde la puerta de entrada en cualquier momento. La opción de la transmisión con la clase-A permanece como en la imagen siguiente.

LoRaWAN clase de transmisión c

La ventaja de Clase-C es que los datos pueden ser recibidos en cualquier momento. sin embargo, el precio de esto es alto consumo de energía, ya que el dispositivo final debe mantener a los LoRa transceptor activo en todo momento. la transmisión de multidifusión LoRaWAN también es posible aquí.

Clase-C sólo debe utilizarse cuando grandes cantidades de datos tienen que ser transferidos durante un corto período de tiempo o cuando las transferencias de tiempo crítico ocurren. Tales dispositivos finales deben tener una fuente de alimentación permanente desde este modo consume demasiada energía para el funcionamiento de la batería.