Examiné Sujets Avec lorawan Vitesse de transmission

Transmission LoRaWAN

La plus importante capacité de dispositifs IdO est celui de la communication. il existe différents protocoles avec différents domaines d'application. Bien que WiFi, Bluetooth, Zigbee ou d'autres normes de radio sont souvent utilisés pour de courtes distances dans la maison, les appareils doivent être situés ailleurs utiliser des technologies alternatives. Un tel groupe de technologies est la transmission lorawan. pourtant, ceux-ci ont l'avantage d'une gamme significativement plus longue et une meilleure efficacité énergétique que la plupart des autres normes radio au détriment de la bande passante. Le tableau ci-dessous montre lorawan par rapport à d'autres protocoles de communication sans fil. technologies lorawan sont principalement utilisés lorsque les dispositifs d'extrémité sont installés dans des endroits qui ne fonctionnent qu'avec les autres technologies qui sont difficiles à atteindre, ou lorsque l'efficacité énergétique est d'une grande importance. Dans ce lorawan est utilisé comme technologie LPWAN.

pourtant, gamme et la consommation d'énergie ne sont pas les seuls points importants dans l'IdO. Une question qui est souvent négligé est la sécurité des appareils en réseau. Entre 2017 et 2018 seul, le nombre de logiciels malveillants connus pour les appareils IdO a augmenté presque multiplié par quatre. Mais les logiciels malveillants n'est pas la seule menace. Beaucoup de dispositifs IdO envoyer des données insuffisamment protégées, causant des attaques sur ces données et donc aussi sur l'infrastructure IdO. Espionnage, la manipulation des données et la reprise complète des systèmes sont des exemples de scénarios d'attaque.

Un autre sujet pertinent dans la sécurité des mises à jour firmware IdO; ils permettent aux fabricants d'apporter de nouvelles fonctions aux appareils et, en cas d'incidents de sécurité, pour y remédier, sans que l'utilisateur ait à devenir actif. Il est extrêmement important que les mises à jour sont également effectuées de manière sécurisée afin que les attaquants ne sont pas capables d'injecter firmware faux dans un dispositif.

La combinaison de mises à jour du firmware et des dispositifs finaux qui utilisent un protocole lorawan pour la transmission de données crée un tout nouveau défi. Alors que les technologies IP, tel que B. W-LAN, il y a déjà quelques suggestions pour les protocoles spécifiques, mises à jour par lorawan sont encore largement inexplorés. La raison pour laquelle les protocoles classiques ne peuvent pas être utilisés se trouvent dans les restrictions des technologies lorawan. lorawan, par exemple, a de grandes limites en termes de débit de données et la vitesse de transmission lorawan et n'a pas de protocole de transport normalisé, qui compense les pertes de transmission de données pourrait.

1.1 La boîte aux lettres intelligente

Dans ce travail, une application spécifique est examiné et divers sujets de la sécurité IdO sont examinés. Une boîte aux lettres intelligente a été développée, qui avertit l'utilisateur via leur smartphone lorsque le courrier est dans la boîte aux lettres a été reçue.

1.1.1 Cas d'utilisation

L'idée de base de la boîte aux lettres intelligente est de faire en sorte que l'utilisateur ne dispose pas constamment d'ouvrir sa boîte aux lettres pour savoir s'il y a un courrier dans ce. Au lieu, il doit recevoir une notification sur son appareil mobile dès qu'il est le courrier est dans la boîte aux lettres. Ceci a l'avantage que le temps de l'utilisateur n'est pas inutile en raison de boîtes aux lettres qui sont loin de l'utilisateur ou qui contiennent rarement la poste est revendiquée.

Les fonctions de l'application sont délibérément maintenus faible en raison de l'accent mis sur la sécurité et l'efficacité énergétique. en plus, l'application a été développée en tant “extension”. Il devrait être possible de le faire avec peu d'effort de la part de l'utilisateur d'installer des boîtes aux lettres. Fonctionnement sur batterie et un petit facteur de forme sont donc aussi des exigences du projet.

1.1.2 sujets traités avec la transmission lorawan

Comme mentionné précédemment, l'objectif du travail est sur la sécurité IdO. en plus, l'efficacité énergétique est considérée comme. A partir de ces priorités, il y a plusieurs sous-thèmes qui sont examinés à l'aide de la boîte aux lettres intelligente ont été le premier point est la sécurité, E2E données chiffrées transmission lorawan. Surtout avec les boîtes aux lettres dans les zones publiques, il est important qu'un attaquant ne trouve pas peut déterminer si et combien de messagerie appartient à la boîte aux lettres. Cela empêche qui peut facilement savoir si une effraction serait utile. La protection est également important contre la manipulation pour empêcher l'utilisateur de recevoir des informations fausses sur l'état de la boîte aux lettres. en plus, il est examiné dans quelle mesure la négociation des clés de chiffrement pour ces tâches est peut être effectuée de façon sécurisée sans le fabricant de l'appareil ou des tiers peuvent savoir.

Le principal point suivant de l'enquête est la mise à jour du firmware sécurisées via lorawan. Il n'y a actuellement aucune norme officielle concernant le transfert du firmware. Mises à jour via lorawan. A cet égard, il est l'une des principales tâches de ce travail
pour concevoir et tester. À la fin, la boîte aux lettres intelligente devrait être en mesure d'effectuer des mises à jour du firmware via lorawan sans intervention de l'utilisateur. Ces mises à jour doivent également être cryptographiquement sécurisées pour éviter la manipulation. finalement, il est examiné comment le courrier est jeté dans un dispositif de boîte aux lettres qui peut être reconnu. Différentes technologies ont été examinées et un convenable a été identifié.

2.1 lorawan

Lorawan est une solution lorawan pour les applications IdO avec une petite quantité de l'efficacité énergétique et de données peuvent être transmises sans fil sur de grandes distances. Il se compose d'une part de la radio LoRa, un protocole de transmission de données lorawan physique et d'autre part de lui-même lorawan, un protocole MAC qui est basé sur LoRa construit et fournit une procédure normalisée pour le transfert de données via LoRa. lorawan, comme l'un des points clés de ce travail, a été utilisé pour la communication avec les dispositifs d'extrémité, y compris la boîte aux lettres intelligente.

2.1.1 Qu'est-ce que LoRa

LoRa est un processus de modulation de fréquence développée par Semtech communication sans fil entre deux partenaires de communication acceptés. Il est, par conséquent, un protocole physique (couche anti-vol 1), qui ne prend que sur la modulation de la transmission de données physique. LoRa utilise chirps à modulation de fréquence pour coder les symboles. La modulation chirp utilisé utilisations « chirps » de symboles d'émission. La fréquence est continuellement changé dans la bande passante sur une période de temps définie. Les symboles transférés sont sur le début du chirp sont définis.

Les principaux avantages que cette offre de modulation par rapport à ou PSK sont FSK à longue portée et la robustesse contre le bruit. Les deux sont du facteur d'étalement et la bande passante utilisée. Le facteur d'étalement détermine combien de temps dure un chirp, à savoir la largeur, il se répand ». Un facteur plus élevé signifie des symboles plus larges, qui assure les plages de transmission plus longues lorawan, mais aussi plus lente transmission de données. Lora propagation des facteurs de 7 à 12 est défini, ce qui signifie lorawan vitesse de transmission d'un maximum de 37.5 kbits / s à un minimum de 300 bit / s peut être atteint. La largeur de bande est fixé à 125 kHz, 250 kHz ou 500 kHz et influe également sur la portée et la vitesse du signal. Le choix de béton de ces paramètres est déterminée par lorawan.

Les fréquences que les utilisations Lora dépendent de la région. En Europe, vous pouvez 868 MHz ou à 433 MHz peut être envoyé. Il est important de mentionner que ces fréquences sont des spectres sans licence, donc il n'y a pas de frais de licence pour les utiliser. Pour compenser cette, appliquer temporelle, envoyer des restrictions que tous les appareils doivent respecter. Ce sont entre 0.1% et 10%, en fonction de la fréquence utilisée.

2.1.2 Quel est lorawan

Lorawan est un protocole MAC (couche anti-vol 2), qui est basé sur LoRa (mais aussi avec FSK peut être utilisé), et aussi des éléments d'un protocole de réseau (couche anti-vol 3) contient. Il définit un format de message, ainsi que les commandes MAC pour contrôler le transfert. Les paramètres de la transmission sous-jacente LoRa sont également déterminées par lorawan. La première partie est la spécification réelle, qui définit les formats de message, les commandes MAC, et la séquence. Les paramètres régionaux, qui paramètres spécifiques pour LoRa, ainsi que des ajustements ou des ajouts au protocole lorawan, sont disponibles sous forme d'une extension définie en fonction de la région respective.

Un réseau lorawan se compose de plusieurs groupes de participants et est organisée dans une topologie en étoile par étoile, comme représenté sur la Figure 5. Au milieu est le serveur de réseau, qui est l'administration côté serveur du réseau lorawan et offre une API pour les applications clientes. Gérer les applications lorawan et envoyer et envoyer des messages à recevoir. Ce serveur communique avec plusieurs passerelles via une connexion IP. Leur tâche principale est de transmettre les paquets lorawan reçus du serveur de réseau aux terminaux via un LoRa et vice versa. En conséquence, ils servent d'interface pour changer le milieu physique. Repos à la fin que les dispositifs terminaux qui communiquent avec une ou plusieurs passerelles pour transmettre leurs données. Le protocole lorawan est seulement entre la passerelle et les dispositifs terminaux utilisés. Aucune norme est définie pour les chemins restants et ce format, par conséquent, dépend des applications spécifiques utilisées.

Dans ce contexte, Lorawan prend certaines tâches, qui sont expliqués davantage ci-dessous. Cela inclut les différentes classes de communication qui sont données utilisées peuvent être transmises de différentes façons, les deux options pour l'ajout de périphériques à une application lorawan, la vérification de chiffrement et l'intégrité des données transmises, et les différentes commandes MAC pour commander la connexion. Ce dernier ne sera pas expliqué plus loin, car ils sont très spécifiques et ne sont pas pertinentes à ce travail.

2.1.3 Lorawan modes de transmission de données

Lorawan supporte trois modes différents pour la transmission de données. Chacun de ces Modi a des cas d'utilisation spécifiques, ainsi que des avantages et des inconvénients, qui sont énumérés ci-dessous.

Classe A

Classe A mode est le mode de transmission primaire lorawan utilisé par tous les dispositifs d'extrémité et des passerelles doivent être pris en charge. Il permet une communication bidirectionnelle entre le terminal et la passerelle basée sur le principe ALOHA. Dans le cas de lorawan, ce moyen un terminal peut envoyer des données à tout moment, mais seulement pour deux Intervalles de courte après l'envoi d'un paquet de données peut également recevoir des données.

L'avantage de ce mode est qu'un dispositif terminal uniquement lors de l'envoi des données et peu de temps après ce tour sur l'émetteur-récepteur LoRa pour recevoir une réponse a à. Cela signifie qu'il peut rester désactivé la plupart du temps, qui permet d'économiser l'énergie. Le désavantage, pourtant, est que le terminal ne dispose pas de données à tout autre moment peut recevoir. en plus, que l'on peut recevoir pour chaque paquet de données envoyées deviennent.

fonctionnement en classe A, par conséquent, fait le plus de sens quand principalement l'envoi de messages de liaison montante et descendante des messages rarement. Depuis lorawan de préférence dans les capteurs et les dispositifs d'extrémité de faible performance similaires qui fournissent normalement des informations d'état pour une application d'extrémité est utilisée pour la plupart des dispositifs d'extrémité du mode de transfert de données préféré.

une lorawan de classe de transmission

Classe-B

Classe-B est une extension qui ne doit pas être pris en charge par des dispositifs d'extrémité. Par ce mode peut être utilisé par des dispositifs finaux à intervalles réguliers, en plus de classe A. Recevoir des données de la passerelle sans avoir à envoyer vous-même. Pour la balise envoie un soi-disant balise chaque 128 s, qui contient des informations d'état sur la passerelle. Les équipements terminaux qui reçoivent cela peut alors utiliser la balise et la périodicité de la fente ping pour calculer les temps à laquelle les données peuvent être reçues. Cela leur permet d'être au bon moment pour de courts moments passer sur l'émetteur-récepteur LoRa pour recevoir toutes les données qui peuvent être présents. Le procédé est illustré ci-dessous.

Lorawan classe de transmission b

offres de classe B un bon équilibre entre l'accessibilité et la consommation d'énergie depuis la périodicité de la fente ping peut être ajustée pour contrôler la fréquence il doit être reçu. Ce moyen qui est utilisé plus d'énergie que pour le fonctionnement pur de classe A, mais il y a encore de longues périodes où l'émetteur-récepteur LoRa peut être désactivé. Un autre avantage de classe B est la capacité de stocker des données dans 8 pour être en mesure de transmettre multidiffusion à plusieurs appareils simultanément, tant que l'adresse et les touches sont les mêmes. groupes de multidiffusion peuvent, par conséquent, Être créé.

L'utilisation de classe B est logique si un dispositif doit recevoir plus souvent des données sans envoyer lui-même des données, mais le dispositif doit encore travailler d'énergie efficace. Une application typique serait de dispositifs finaux qui sont réguliers peuvent être contrôlés sans temps critique.

Classe-C

Le dernier, également en option, le mode de transmission est de classe C. Dans ce, le terminal bascule en permanence à la réception pour être en mesure de recevoir des données à partir de la passerelle à tout moment,. L'option de transmission avec classe A reste comme dans l'image ci-dessous.

Lorawan classe de transmission c

L'avantage de classe C est que les données peuvent être reçues à tout moment. pourtant, le prix pour cela est la consommation élevée d'énergie, puisque le dispositif final doit maintenir l'émetteur-récepteur LoRa actif en tout temps. transmission multicast lorawan est également possible ici.

ne doit être utilisé de classe C lorsque de grandes quantités de données doivent être transférées sur une courte période de temps ou lorsque les transferts de temps critiques se produisent. De tels dispositifs finaux doivent avoir une alimentation permanente puisque ce mode consomme trop d'énergie pour le fonctionnement de la batterie.