lorawan: L'un des plus intéressants IdO Technologies sur le marché!

lorawan: L'un des plus intéressants IdO Technologies sur le marché

Si vous travaillez avec des périphériques en réseau, vous avez peut-être entendu parler de lorawan à un moment ou un autre. Il est un protocole de réseau à longue portée. Elle permet la mise en réseau des choses avec l'Internet, même des plages plus longues avec une faible consommation d'énergie. Cela résout un des gros problèmes que les applications dans l'Internet des choses ont dû faire face jusqu'à maintenant. Avec une autonomie allant jusqu'à cinq ans et de faibles coûts d'entretien du réseau de capteurs, le lorawan peut être utilisé pour une grande variété de nouvelles applications.

Cela vous donne un bref aperçu de ce que peut faire l'lorawan. Dans cet article, nous regardons l'architecture, caractéristiques clés de la technologie de base, et les derniers cas d'utilisation où il est utilisé.

Qu'est-ce que la technologie lorawan?

La grande chose au sujet de cette technologie est qu'elle est basée sur une norme ouverte. Il utilise un spectre sans licence comme partie de la bande de fréquences ISM (“Industriel, Scientifique, et médicale”, allemand: Industrie, La science et la médecine). En Europe, le lorawan utilise la 868 MHz gamme de fréquences, tandis que dans les Etats-Unis la 915 MHz bande de fréquence est libérée. En utilisant le spectre sans licence, il est très facile à configurer et à utiliser votre propre réseau. De nombreux opérateurs de télécommunications utilisent déjà lorawan et offrent la technologie dans le cadre de leur offre de services dans de nombreux pays à travers le monde. Comcast, KPN, Orange, SK Telecom et de nombreux autres fournisseurs mettent en œuvre activement le lancement à grande échelle sur leurs marchés. Cela rend lorawan encore plus intéressant en tant que technologie, car il est compatible avec les réseaux de différents opérateurs – petits et grands.

La norme lorawan est contrôlée par l'Alliance LoRa, qui à son tour est composé de plus 500 membres qui soutiennent le protocole et beaucoup align de leurs composants, des produits, et des services avec lorawan. Ceux-ci comprennent des sociétés telles que MOKOSMART, BRAS, Cisco, Puce électronique, et ST.

Ce qui distingue LoRa de lorawan?

Le début de Let avec la définition de Lora – ce qui est exactement et comment est-il différent de lorawan? LoRa est une technologie sans fil similaire aux technologies les plus courantes telles que le Wi-Fi ou WLAN, Bluetooth, LTE, et Zigbee. pourtant, La technologie ne couvre souvent pas toutes les exigences, ce qui signifie que les utilisateurs doivent accepter des compromis. LoRa répond à la demande de faible coût, des dispositifs à piles qui peuvent transmettre des données sur de longues distances. pourtant, LoRa n'est pas la bonne solution pour la transmission de données sur de grandes bandes passantes. LoRa est une technologie qui convertit les données à transmettre dans les ondes électromagnétiques. Cette technique est également connue sous le spectre étalé chirp,il a été utilisé dans les communications militaires et spatiales pendant des décennies. Il est dû à la longue distance de communication et de la faible sensibilité aux interférences.

lorawan, d'autre part, est le protocole MAC pour le réseau de haute performance basée sur LoRa nœuds Internet des objets, qui recouvrent les plages longues et ont de faibles besoins en énergie. Il utilise les avantages de Lora décrits ci-dessus et optimise la vie de la batterie et la qualité de service pour les nœuds Lora. Le protocole est complètement bidirectionnelle, qui assure la transmission fiable des messages (confirmation). Le chiffrement de bout en bout est fourni à des fins de sécurité et de protection des données, over-the-air enregistrement des notes et des fonctions de multidiffusion. La norme assure également la compatibilité avec les réseaux lorawan à travers le monde.

l'architecture lorawan se compose principalement de quatre éléments:

• nœuds d'extrémité

• Passerelle (des stations de base / routeur)

• Serveur réseau

• Serveur d'application

nœuds d'extrémité

nœuds d'extrémité sont des périphériques physiques qui sont équipés des fonctions de capteurs, une certaine quantité de puissance de calcul et un module radio pour traduire les données en un signal radio. Ces terminaux peuvent transmettre des données à la passerelle et recevoir aussi. Même avec une petite batterie, ils peuvent durer plusieurs années si elles sont mises en mode sommeil profond pour optimiser la consommation d'énergie.

Lorsqu'un appareil envoie un message à la passerelle, ceci est connu comme “liaison montante”. La réponse que le terminal reçoit de la passerelle est appelée “liaison descendante”. Sur cette base, une distinction est faite entre les trois types de dispositifs d'extrémité:

• Classe A

• Classe B

• Classe C

Les appareils de classe A ont la consommation d'énergie la plus faible par rapport aux deux autres classes. pourtant, ceux-ci ne peuvent recevoir une liaison descendante si elles ont envoyé une liaison montante. Les appareils de classe A sont appropriés pour la transmission de données à des intervalles temporels (par exemple. chaque 15 minutes) ou pour les appareils que les données d'envoi en fonction des événements (par exemple. si la température monte au-dessus 21 degrés ou tombe en dessous 19 degrés).

nœuds d'extrémité de classe B permettent plus de créneaux horaires message pour que la classe A downlinks. Cela réduit la latence des messages mais aussi moins efficace l'énergie.

finalement, classe C a une fenêtre de réception en cours qui est fermé uniquement lorsque l'appareil envoie un message de liaison montante. Donc, c'est la variante la moins économe en énergie, ce qui nécessite souvent une source de courant constant pour faire fonctionner.

passerelles

Les passerelles sont également connus comme les modems ou les points d'accès. Une passerelle est également un dispositif matériel qui reçoit tous les messages lorawan de terminaux. Ces messages sont ensuite convertis en un tableau de bits qui peuvent être transmis sur les réseaux IP classiques. La passerelle est reliée au serveur de réseau qui transmet tous les messages.

Les passerelles sont transparents et ont limité la puissance de calcul. Des tâches plus complexes sont effectuées sur le serveur de réseau. En fonction de l'utilisation et le type, passerelles sont disponibles en deux versions:

Passerelles pour l'intérieur, par exemple. MKGW2-LW, MOKOSMART.

Network Server

Tous les messages des passerelles sont transmises au serveur réseau. C'est là que les processus de traitement des données plus complexes ont lieu. Le serveur de réseau est responsable de:

1. le routage des messages / transmission à la bonne application;

2. Le choix de la meilleure passerelle pour les messages de liaison descendante. Cette décision est habituellement prise sur la base d'un indicateur de qualité de liaison, qui à son tour est calculée par l'intermédiaire du RSSI (Reçu Indication de la puissance du signal) et le SNR (Rapport signal sur bruit) of packets that were previously received;

3. Suppression des messages en double lorsqu'ils sont reçus par plusieurs passerelles;

4. Le décryptage des messages envoyés à partir des noeuds d'extrémité et cryptage de messages renvoyés aux noeuds;

5. Les passerelles se connectent généralement au serveur réseau sur un protocole Internet crypté (IP) lien. Le réseau comprend généralement la mise en service de la passerelle et une interface de surveillance qui permet au fournisseur de réseau pour gérer les passerelles, défauts de recours, alarmes de moniteur, etc. …

Serveur d'application

Le serveur d'application est l'endroit où l'application IdO est situé – ce qui est particulièrement utile pour les données capturées à l'aide des dispositifs d'extrémité. Dans la plupart des cas, serveurs d'applications fonctionnent via un cloud privé ou public, qui est reliée au traitement spécifique de l'application-serveur de réseau et les poignées lorawan. L'interface avec le serveur d'application est contrôlée par le serveur de réseau.

• Fonctions lorawan

• La communication bidirectionnelle

Un terminal de données de transmission de boîte à la passerelle et reçoivent également en fonction des paramètres. Ces paramètres peuvent également être appelés dans l'application.

Localisation

Une fonction intéressante de lorawan est la localisation sans avoir besoin de GPS. Ceci est particulièrement utile pour les systèmes de suivi et de capteurs, car il est batterie efficace et peut être maintenu à moindre coût que les méthodes conventionnelles.

évolutivité

Lorawan a été conçu pour les déploiements IdO dans lequel des milliers d'appareils sont en réseau avec un nombre gérable de passerelles. Ces passerelles peuvent surveiller des canaux multiples et traiter plusieurs messages en même temps.

Une autre propriété importante de lorawan est la rapidité avec laquelle les données peuvent être transmises. Il existe différents débits de données qui peuvent être utilisés pour la transmission. Ils sont également appelés propagation facteurs (SF). Une transmission plus lente permet une plus longue portée et plus fiable.

Par exemple, imaginez que vous parlez à quelqu'un qui est très proche de vous. Vous pouvez parler très rapidement dans cette situation et votre interlocuteur comprend tout ce que vous dites. Lorsque vous parlez à quelqu'un qui est loin de vous, vous devez parler beaucoup plus lent à comprendre. Ce principe est également applicable au protocole lorawan.

Adaptive Data Rate

avec lorawan, le réseau peut également optimiser automatiquement la vitesse à laquelle le dispositif transmet ses données. Cette fonction est appelée le débit de données adaptatif (ou ADR) et il est particulièrement important d'augmenter la capacité d'un réseau lorawan. ADR nous permet d'adapter facilement le réseau en ajoutant une autre passerelle. En raison de cette passerelle, de nombreux périphériques de fin maintenant ajustent automatiquement leur facteur d'étalement. Par conséquent, les dispositifs individuels sont plus courts “à l'antenne”, ce qui signifie une plus grande capacité pour le réseau.

Le débit de données adaptatif (abréviation: ADR) est un mécanisme simple qui permet de régler le débit de données en fonction des règles suivantes:

Si la puissance du signal radio (aussi appelé “budget de lien”) est haut, le débit de données peut être augmenté;

Si le budget de lien est faible, le débit de données peut être réduite.

sécurité

Il est important pour chaque LPWAN d'utiliser une solution de sécurité complète. Lorawan utilise deux niveaux de sécurité: un pour le réseau et l'autre pour l'application. La sécurité du réseau assure l'authenticité du dispositif final dans le réseau, tandis que le niveau d'application assure que l'opérateur du réseau n'a pas accès aux données d'application des utilisateurs finaux. chiffrement AES est utilisé pour l'échange de clés.

Le niveau de réseau est responsable de l'identification du noeud. Il vérifie si un message provient vraiment d'un dispositif spécifique et est également considéré comme un contrôle d'intégrité. Il peut également chiffrer les commandes MAC.

Le niveau d'application est utilisée pour le cryptage et de décryptage des charges utiles.

Les deux clés sont cryptées avec 128 bit AES en mode ECB.

Cas d'utilisation et domaines d'application

Lorawan a trouvé sa place sur le marché en termes d'applications et domaines d'application. Merci à ses propriétés uniques, Lorawan est le mieux adapté pour des scénarios comme ceux-ci:

1. L'accès à l'électricité (électricité) est limitée ou restreinte;

2. Les emplacements sont physiquement difficiles d'accès ou très à distance;

3. Le nombre de dispositifs d'extrémité est significativement plus élevée par rapport à des connexions classiques de téléphonie mobile;

4. Les dispositifs finaux ne doivent pas envoyer des messages en continu.