LoRa – An Open Radio standard di LPWAN

LoRa - An Open Radio standard di LPWAN

LoRa è uno standard della radio aperta di un Low Power Wide Area Network (LPWAN) solo per piccole quantità di dati. Quindi è adatto per un lungo raggio.

Quanto a LoRaWAN, è il nome di una rete radio basata su LoRa. LoRa e utilizza bande di frequenza dalle bande ISM senza licenza. Ciò significa che un LoRaWAN può essere alternativa o complemento alla rete mobile tradizionale con un operatore di rete centrale. Cosa c'è di più, un LoRaWAN è indicato anche come rete 0G per differenziarla dalle comunicazioni mobili tradizionali.

Dal momento che LoRa è uno standard aperto la radio, chiunque può creare un LoRaWAN come rete degli oggetti o M2M con la comunicazione bidirezionale o utilizzare una soluzione basata sulla comunità.

Nota: Americana LoRaWAN è diverso da LoRaWAN europea. Questo ha un impatto sulla velocità di trasmissione e quindi anche il consumo di energia.

caratteristiche

• Connessione: Uplink orientato, bidirezionale, modo di conferma possibile

• modulazione: Chirp Spread Spectrum e FSK

• Architettura di rete: I dispositivi terminali comunicano con i gateway, che trasmettono i pacchetti di dati a un server. Il server dispone di interfacce per il collegamento di piattaforme e applicazioni dell'internet degli oggetti.

• gamme di frequenza: 868 MHz (863-870 MHz, suddiviso in varie sottobande) in Europa e 915 MHz negli Stati Uniti. Il periodo di utilizzo dei canali è limitata dalle normative in molti paesi (ciclo di lavoro).

• Gamma: A seconda della topografia, fino a 2 km nelle aree urbane e fino a 15 km nelle zone rurali. Buona penetrazione di edifici si ottiene.

• Consumo di energia: Fra 10 mA e 100 nA in modalità sleep. A seconda dell'applicazione, la durata della batteria è 2 a 15 anni.

banda del canale • Radio: 125 kHz

• Sensibilità: -137 dBm

• Trasmissione di potenza: +20 dBm o un massimo di 25 mW

• pacchetti di dati: Stati Uniti: max. 51 byte / Stati Uniti d'America: max. 11 byte di dati per pacchetto

• Tasso di trasferimento: Fra 250 po / s e 50 kbit / S

La tecnologia di trasmissione

LoRa tecnologia di trasmissione

Per ottenere un'elevata efficienza nel trasferimento dei dati e il consumo energetico, LoRaWAN utilizza uno spread di frequenza. Permette interferenze in gran parte evitato e l'interferenza a banda stretta da evitare.

Il metodo di trasmissione viene chiamato “Chirp Spread Spectrum”. E la trasmissione del segnale avviene come una sorta di cinguettio. Poi, l'impulso chirped si sviluppa su un'ampia gamma di frequenze. La larghezza di banda può essere opzionalmente utilizzato per un alto tasso di dati o una trasmissione robusta. Il fattore di diffusione e la larghezza di banda determinano il modo in alto il tasso di dati può essere e quanto sia alta la probabilità di ricezione è.

Segnali che sono modulati con differenti fattori di diffusione e trasmessi sullo stesso canale di frequenza non interferiscono tra loro. L'ortogonalità dei fattori diffusione consente la trasmissione contemporanea di più dispositivi finali sullo stesso canale.

I segnali sono lora contro molto robusta in banda e fuori banda interferenze. La loro insensibilità alla ricezione multipath o dissolvenza assicura un a lungo raggio nelle aree urbane.

LoRaWAN Network Architecture

L'architettura di rete LoRaWAN consiste di molti dispositivi finali sotto forma di sensori e attuatori, diversi gateway e un server di rete centrale. Il dispositivo terminale comunica con il gateway. Il gateway si connette al server di rete. Quindi il server di rete comunica tramite diversi protocolli (es. RIPOSO, MQTT, eccetera.) con un'applicazione che è gestito, per esempio, come applicazione nella nuvola.

In un LoRaWAN, gateway sono i ricevitori per segnali radio a 868 MHz. Ecco i chip Lora ricevono i segnali chirp. Per quanto riguarda i gateway, d'altro canto, la connessione a Internet.

I gateway di un LoRaWAN idealmente formano una fitta rete e possono essere distribuiti in tutto il mondo.

Un messaggio può essere ricevuto da uno o più gateway. I gateway trasmette allo server di rete senza ulteriori interventi.

In un LoRaWAN, i server di rete sono responsabili di identificare il mittente e l'inoltro il pacchetto a un server applicazioni.

I assicura server di rete, tra le altre cose, che un messaggio arriva solo una volta al server delle applicazioni, indipendentemente dal numero di gateway hanno ricevuto.

Privato o rete comunitaria

Fondamentalmente tutti possono gestire una propria LoRaWAN. Dal momento che LoRa opera nel campo non assegnato frequenza, nessun costo di licenza per le frequenze sono necessari.

Se solo si ha di istituire un LoRaWAN in una zona limitata, il funzionamento dei propri gateway e server in grado di dare un senso.

però, se si è dipendenti da una rete radio WAN, è anche possibile il contatto MOKOSmart, operiamo solo il nostro ingresso, che parla ai server su Internet. Per quanto riguarda la sicurezza, è sufficiente fidarsi del server di rete per fornire i pacchetti di dati ricevuti e l'application server, che può decifrare il contenuto.

Gamma

LoRa ha una sensibilità elevata di -137 dBm, che aumenta la disponibilità della rete. I segnali penetrano la costruzione di muri senza alcun problema e possono raggiungere anche cantine o altri cosiddetti località profonda coperto.

La distanza tra il trasmettitore e il ricevitore è approssimativamente 3 km (città), ca.. 6 km (periferia) e fino a 13 km (aree rurali) a seconda delle condizioni ambiente e centri abitati.

La distanza tra il trasmettitore e il ricevitore LoRa dipende dal fattore di diffusione, la larghezza di banda, la potenza di trasmissione selezionata del LoRa Chip e l'antenna utilizzata.

Tasso di trasferimento

Per massimizzare la durata della batteria e controllare la capacità della rete globale (limitata da requisiti normativi), LoRa controlla la velocità dei dati e l'uscita RF individualmente con data rate adaptive (ADR) per ogni dispositivo finale.

La comunicazione tra il terminale e il gateway si svolge su diversi canali di frequenza con differenti velocità di trasferimento dati. La gamma di dati è 0. 3 a 50 kbit / s. Il formato del pacchetto fisico è 64 byte. 13 byte sono necessari per l'intestazione. questo lascia 51 byte per i dati utente.

Nota: negli Stati Uniti, tempo di canale è limitato a 400 millisecondi. Ciò significa che solo un massimo di 11 byte di dati possono essere trasmessi per pacchetto.

la SF12 (fattore di diffusione) a 125 kHz (la larghezza di banda) Realizza solo 250 po / S (velocità di trasmissione dati). Il ricevitore è molto probabile percepire l'impulso chirp perché è relativamente facile per poter distinguere i segnali dal rumore.

La combinazione più veloce specificato è SF7 a 250 la larghezza di banda kHz. Questo porta a 11,000 bps.

Consumo di energia

Il processo di modulazione LoRa consente potenza di trasmissione ottimale con il minor consumo di energia possibile dal trasmettitore. Il basso consumo energetico consente durata della batteria fino a 15 anni.

Ciò semplifica la gestione ed è poco costoso, perché non è richiesta alcuna alimentazione separata.

Classi di dispositivi

LoRa distingue tra diverse classi di unità, in cui soltanto la classe A è interessante per applicazioni nel Internet delle cose. E il terminale è in uno stato di risparmio batteria e trasmette solo brevemente quando cambia lo stato. Qualcosa può essere inviato solo al terminale durante questo periodo.

Insieme al modulo radio, questi terminali sono molto economici per la loro semplicità e sono adatti anche per coprire una forte domanda.

Se i dispositivi possono anche essere affrontati al di fuori di questo periodo, classe di unità B o C deve effettivamente essere selezionati, che aumenta notevolmente il consumo di energia e, a seconda della rete, non è supportato affatto.

applicazioni

LoRa è fatto principalmente per applicazioni di sensori statici. Le applicazioni tipiche includono la registrazione, interrogazione e lo scambio di informazioni sullo stato. Con sensori collocati in qualsiasi posizione, informazione può essere determinata o ottenuta, che può essere facilmente integrato in un'applicazione.

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