טכני עבודה של טכנולוגית LoRaWAN

טכני עבודה של טכנולוגית LoRaWAN

איך LoRaWAN עבודות טכנולוגיות

עם טופולוגיית הכוכב שלה וטכנולוגיה להעברת אות מיושמת בחוכמה, טכנולוגית LoRaWAN תוכננה במיוחד עבור היעילות-אנרגית רשת מאובטחת של מכשירי האינטרנט של דברים. אנחנו יכולים להסביר איך עובדת הטכנולוגיה.

האינטרנט של דברים מטיל דרישות רבות על טכנולוגיות רשת המשמשות. מה שדרוש הוא ארכיטקטורה המיועדת אלפי צמתים שיכולים להיות כה מתוך אזורים מיושבים במקומות שקשה להגיע – מחיישני מי צג לזרום וזיהום בנהרות ותעלות כדי וצריך במרתף.

הארכיטקטורה גם חייב לתמוך בבטחה הצמתים חיישן המופעל באמצעות סוללה תוך פישוט התקנה ותחזוקה. זה מדבר בעד פעולת רדיו. טכנולוגיית רשת חייבת לקחת בחשבון את דרישות צריכת חשמל הקפדניות עבור צמתים סוף, רבים מהם כדי להיות מופעלים עם סוללה אחת במשך עשרות שנים. אבטחה גבוהה חיונית כדי למנוע ציתות וכדי להדוף האקרים.

העיצוב של טכנולוגיה כזו רשת מתחיל ברמה הפיזית. בדומה למספר פרוטוקולי רדיו אחרים המשמשים ליישומים IOT, הטכנולוגיה LoRaWAN משתמשת אפנון פריסת ספקטרום. הבדל מהותי בין LoRaWAN ופרוטוקולים אחרים הוא השימוש בטכניקה אדפטיבית מבוסס על אותות צרצור – ולא על DSSS קונבנציונאלי (איתות ספקטרום ישיר רצף התפשטות). גישה זו מציעה פשרה בין רגישות קליטה וקצב נתונים מקסימלית, תומך צומת הסתגלות זו על ידי בזכות צומת לתצורת האפנון.

עם DSSS, השלב המוביל מוסט באופן דינמי על פי רצף קוד precalculated. מספר הקודים הרצופים מוחל על כל פיסה להיות משודר. רצף זה של משמרות שלב עבור כל ביט מייצר אות שמשנה הרבה יותר מהר מאשר המנשא, וכך להפיץ את הנתונים על פני תחום תדרים רחב. ככל שהמספר גבוה יותר של פולסים קוד (צ'יפס) לכל ביט, הגורם הפיזור הגבוה. התפשטות זו הופכת את האות פחות רגישה להפרעות, אבל מפחית את קצב העברת נתונים היעיל מגדיל את צריכת החשמל לכל ביט משודר. מכיוון המשדר הוא עמיד יותר בפני הפרעות, זה יכול להפחית את רמת הכוח הכללי. DSSS, ולכן, הצעות להפחית את צריכת החשמל עם שיעור שגיאה אותו קצת. DSSS גורם עלויות חשמל והשקעות, אשר מגביל את היישום בבלוטות IOT.

שעון ההפניה המדויק חשוב טכנולוגית LoRaWAN

כדי להבטיח את השפופרת יכולה לעבד את שבבי קוד נכנסים להמיר אחורי זרם לתוך נתונים, DSSS מסתמך על שעון הפניה מדויק על המעגלים. מקורות השעון כאלה הם יקרים למדי ואת הדיוק גדל והולך של הפעלת שעון גם מגדילה את צריכת החשמל. טכנולוגית CSS המנוצלת לטכנולוגיות LoRaWAN (ספקטרום התפשטות צרצור) יכול להיות מיושם יותר חסכוני משום שהוא אינו מסתמך על מקור שעון מדויק. אות צרצור היא אות תדר אשר משתנה זמן מעל.
שלח משוב
ההיסטוריה
שמור
הקהילה

במקרה של רשת טכנולוגית LoRaWAN, התדירות של עליות אות על פני אורך של שבבי הקוד של הקבוצה קצת נתונים בהתאמה. כדי לשפר את האמינות, LoRaWAN מוסיף מידע תיקון שגיאות לזרם הנתונים. בנוסף החסינות של מערכות עם ספקטרום התפשטות, הצעות CSS ברמה גבוהה של חסינות כדי עיוות multipath דהייה, וזה בעייתי בסביבות עירוניות – בדיוק כמו משמרות דופלר: שכבות לשנות את התדר. טכניקת CSS היא חזקה יותר כי משמרות דופלר לגרום רק שינוי קטן ציר הזמן של אות baseband.

מגוון נוסף או קצב נתונים גבוה

כמו DSSS, לורה יכולה להשתנות מספר שבבי קוד לכל ביט. ההתקן מגדיר שישה גורמי פיזור שונים (SF). עם SF גבוה, בטווח של רשת ניתן להגדיל – אבל עם ביצועים יותר לכל ביט ושיעור נתונים כולל נמוך יותר. עם SF7, קצב הנתונים המקסימאלי הוא כ 5.4 kbit / ים ואת האות יכולים להיחשב מספיק חזק ממרחק של 2 ק"מ – למרות המרחק הזה תלוי השטח. עם SF10, עליות בטווח המוערכות 8 ק"מ עם קצב נתונים של מעט פחות מ 1 kbit / ים. זהו SF הגבוה לווינים: שידור מהצומת אל תחנת הבסיס. Downlink יכול להשתמש בשני אפילו גדול יותר SF. SFS הם אורתוגונליים. זה מאפשר צמתים שונים להשתמש תצורות ערוץ שונים מבלי משפיעות אחת על השנייה. בנוסף ברמה הפיסית שמכינה נתונים עבור אפנון CSS והעביר, LoRaWAN מגדיר שתי שכבות הגיוניות מתאימות לרמות 2 ו 3 של מודל רשת OSI השכבתית (לחברור מערכות פתוחות).

• רמה 2 היא רמת חיבור נתוני לורה. הוא מציע הגנה בסיסית של יושרת הודעה המבוססת על בדיקות יתירות מחזוריות. LoRaWAN קובע תקשורת מנקודה לנקודה הבסיסית.
• רמה 3 מוסיף את תכונת פרוטוקול הרשת. הצעות פרוטוקול LoRaWAN צמתי ההזדמנות לאותת זה לזה או לשלוח נתונים לענן באמצעות האינטרנט – באמצעות concentrator או שער.

טכנולוגית LoRaWAN משתמשת טופולוגיית כוכב: כל צומת עלו מתקשרים דרך השער המתאים ביותר. השערים להשתלט על ניתוב, אם יותר משער אחד הוא בטווח של צומת עלה והרשת המקומית עמוסה, יכול להפנות את התקשורת כדי אלטרנטיבה. כמה פרוטוקולי IOT להשתמש רשת רשתות להגדיל את המרחק המקסימאלי של צומת עלתה מן שער. התוצאה היא דרישת אנרגיה גבוהה יותר של הצמתים עבור העברת מסרי אל ומאת השערים, כמו גם עבור קיצור צפוי של חיי הסוללה.

מבטיחה אדריכלות LoRaWAN כי הסוללה של כל צומת IOT ניתן ממדים כראוי וכצפוי עבור היישום. השער משמש כגשר בין פרוטוקולים פשוטים, אשר מתאימים יותר צמתים עלו משאבים מוגבלים, ואת פרוטוקול האינטרנט (IP), אשר משמש כדי לספק שירותי IOT. טכנולוגית LoRaWAN גם לוקחת בחשבון את הפונקציות שונות ופרופילי אנרגיה של מכשירי קצה על ידי תמיכת שלוש כיתות גישה שונות. כל המכשירים חייבים להיות מסוגלים מחלקה תמיכה. זהו מצב הקלה מסייעת חיי סוללה למקסימום. מחלקה זו משתמשת בפרוטוקול אלוהה בשימוש נרחב.

הימנעות מהתנגשות אוטומטית משולבת

התקן יכול לשלוח הודעת uplink אל השער בכל עת: הפרוטוקול מובנה הימנעות מהתנגשות כאשר שניים או יותר מכשירים ינסו לשלוח בו זמנית. לאחר שידור הושלם, ממתין מפרק קצה עבור הודעה downlink כי חייבים להגיע בתוך אחד משני חריצי זמן זמין. לאחר התגובה מתקבלת, הצומת סוף יכולה ללכת לישון, אשר ממקסם את חיי הסוללה.

א LoRaWAN שער יכול לא להפעיל צומת בכיתה בסוף אם זה נמצא במצב סרק. הוא צריך להתעורר בעצמו. זאת בשל טיימרים מקומי או הפעלה מבוקרת אירוע, אשר מופעלת על ידי אירוע קלט חיישן מקומי. מתנעים כגון שסתומים במערכת שליטה נוזל חייב להיות מסוגל לקבל פקודות שנשלחו על ידי יישום רשת – גם אם אין להם נתונים מקומיים לעיבוד ותקשורת. התקנים אלה להשתמש מצבי Class B או C.

עם הכיתה B, מכשיר אחד מוקצה חלון זמן שבו הוא חייב להפעיל הנמען שלה כדי לחפש הודעות downlink. הצומת יכולה להישאר במצב שינה בין חלונות הזמן הללו. הודעות Uplink ניתן לשלוח אם המכשיר לא מחכה להודעה downlink. Class B משמש כאשר חביון של עד מספר דקות יכול להיות נסבל. תומך דרגה C להפחית משמעותית את ההשהיה פעמים להודעות downlink מאז שרידי חזיתי מקלט כמעט כל הזמן פעיל. התקן בכיתה ג הוא לא מקבל מצב רק אם הוא שולח הודעות uplink משלה. מעמד זה משמש צמתי סוף מופעל ברשת.

הצפנה רציפה של נתוני המשתמש מועברים

בניגוד פרוטוקולים אחרים מוצע עבור IOT, הצעות LoRaWAN מקצה לקצה הצפנה של נתונים יישום – ימין למטה לשרתי ענן המשמשים לנהל ולספק את השירותים. בנוסף הצפנה מקצה-לקצה, LoRaWAN מבטיחה טכנולוגיה שכל מכשיר המחובר לרשת יש את האישורים הנדרשים מאפשר בדיקת בלוטות IOT אם הם לא מתחברים שער בזהות בדויה. כדי להבטיח את הרמה הנדרשת של אימות, מכשיר אחד LoRaWAN מתוכן במהלך ייצור עם מפתח ייחודי, אשר נקרא בפרוטוקול כקובץ AppKey.

המכשיר כולל גם ברחבי עולם מזהה ייחודי. כדי להקל על מכשירים לזהות קשרי השער שלהם, יש כל רשת מזהה משלו רשימה המנוהלת על ידי אליאנס לורה. מחשבים שיזוהו שירת להצטרף משמשים כדי לאמת את AppKey של כל מכשיר שרוצה להצטרף לרשת. ברגע שהשרת להצטרף אימת את AppKey, הוא יוצר זוג מפתחות הפעלה המשמשים עסקאות עוקבות. NwkSKey משמש להודעות להצפין המשמשות שינויי בקרה ברמת הרשת, למשל. כדי להגדיר מכשיר על שער ספציפי. המפתח השני (AppSKey) מצפין את כל הנתונים ברמת היישום. מבטיחה הפרדה זו כי המסרים של המשתמש לא ניתן ליירט מפוענח על ידי מפעיל רשת ג.

לתגבר את האבטחה מושגת באמצעות מונים מאובטחים המשולבים בפרוטוקול ההודעה. שימוש בתכונה זו נחסמה מנות התקפות השמעה שבו מנות מיירט האקר ומפעיל אותם לפני ההאכלה אותם בחזרה לתוך זרם הנתונים. כל מנגנוני האבטחה מיושמים באמצעות הצפנת AES, אשר הוכח כדי להבטיח רמה גבוהה של אבטחה. בשל ההיצע הארצי שלה, יעילות האנרגיה והביטחון, טכנולוגית LoRaWAN מתאימה ליישומים רבים כפרוטוקול להקמת רשתות IOT.