LORAテクノロジーとは何ですか

LORAテクノロジー

とは LORA?

LORA技術は、長距離の接続性と低消費電力通信用に正確に設計された新しい無線プロトコルの一種であります. LORAは長距離ラジオの略で、それは主にモノのインターネットを対象としています (IoT) そしてM2Mネットワーク. この技術は、マルチテナントまたはパブリックネットワークに同じネットワーク上で動作しているアプリケーションの数を接続することができます.

LORAアライアンスはLPWANを正規化するように設計されました (低消費電力ワイド・エリア・ネットワーク) IoTのために. A LoRa Technology and the open Lora WAN protocol enable smart IoT applications that solve some of the biggest challenges facing our planet: 天然資源の減少, 公害防止, 防災, エネルギー管理, インフラ効率, もっと.

個々LORAゲートウェイは、ノードの数百万人にまで処理する能力を持っています. 信号は、かなりの距離を延長することができ, これは、必要な以下の構造があることを意味します, より高速なネットワークを構築することと、実装がはるかに安いです.

LORAはまた、ノードのネットワーク容量とバッテリ寿命を最大限に活用することを支援するために、適応データレートアルゴリズムを備え. LORAプロトコルは、安全な通信のためのアプリケーションとデバイス・レベルを含む異なる層の数を含みます, ネットワークの暗号化.

LORAネットワークアーキテクチャ

LORAネットワークは、いくつかの要素が含まれています:

  • エンドポイント

エンドポイントは、制御又は感知が行われるLORAネットワークの要素であります. 彼らは通常、遠隔地に位置しています.

  • LORAゲートウェイ

ゲートウェイはLORAエンドポイントからのインフラストラクチャを受信し、バックホール・システムにそれらを転送します. LORAネットワークのこの部分は、携帯することができ, イーサネットまたは他の通信は、無線または有線のリンク. ゲートウェイは、一般的なIP接続を使用してネットワークサーバに接続されています. このように、データは、典型的なプロトコルを使用するが、任意の通信ネットワークに接続することができます。, プライベートまたはパブリックかどうか. 携帯1のそれにLORAネットワークの肖像を考慮すると, LoRaWANゲートウェイは、しばしばセルラー基地局と同じ場所に配置することができます. この方法では, 彼らは、バックホール・ネットワーク上の余分な容量を使用することができます.

  • LORAネットワークサーバー

LORAネットワーク・サーバは、ネットワーク内で、その機能の一部として成功します, それは、重複したパケットを削除するように作用します, データレートとスケジュールの確認応答を適応させます. それが展開され、接続することができる方法の評価で, LORAネットワークを展開することが非常に容易になります.

  • リモートコンピュータ

それから, リモートコンピュータは、エンドポイントの動作を制御したり、エンドポイントからのデータを収集することができます – LORAネットワークは、ほぼ半透明であること.

LORAネットワークのための本格的なアーキテクチャの面では, ノードは、シースルーブリッジを形成するゲートウェイとスター・オブ・星トポロジーに典型的. バックエンドでの中央ネットワーク・サーバとエンドデバイス間のこれらのリレーメッセージ.

ポイントノードを終了する通信は、通常、双方向であります, マルチキャスト操作をサポートすることも可能です, これは、このような状や他の質量分布のメッセージやソフトウェアのアップグレードなどの機能のために有用です.

LORAテクノロジーの基礎

LORA技術のいくつかの重要な要素があります。. その主要な機能のいくつかは以下のものを含みます:

  • ノードの数百万まで
  • 長いバッテリ寿命; 10年のスペアで
  • 長距離の; 15-20 キロ.

全体的な接続性と機能性を提供LORA技術への様々な要素があります。.

LORAプロトコルスタック: LORA Allianceは、オープンプロトコルスタックを定義しています. このオープンソース・スタックの作成があるためLORAの開発に携わる企業のすべての異なるタイプのLORAの概念を提起することができました, 展開と使用は、低コストを作成するために一緒に来ることができ、接続されたIoTデバイスのすべての様式への接続のためのソリューションを使用して簡単になっています.

LORAネットワーク設計: (LoRaWAN): Besides the RF elements of the LoRa wireless system, ネットワークアーキテクチャの他のいくつかの要素があります, 全体的なシステムアーキテクチャの存在を含みます, サーバ, バックホールおよびアプリケーション・コンピュータ. 全体的なアーキテクチャは、多くの場合、LoRaWANとして言及されています.

LORAのPHY / RFインタフェース: The LoRa physical layer or PHY is key to the operation of the system. これは、ノードまたはエンドポイント間で送信されるRF信号の側面を支配します, 即ち. 信号が受信されLORAゲートウェイ及びセンサであります. 物理層又は無線インターフェースは、変調フォーマットを含む信号の側面を支配します, パワーレベル, 周波数, 送信及び受信素子間のシグナリング, およびその他の関連トピック.

LORAプロトコルの特長

以下の表は、このような変調としてLORAプロトコルの主な機能のいくつかを表示します, 容量と範囲.

仕様LORA機能
範囲2-5キロアーバン (1.24-3.1 私の),
15Km suburban (9.3 私の)
周波数ISM 868/915 メガヘルツ
標準IEEE 802.15.4g
変調異なるFMパルスに基づいてスペクトラム拡散変調タイプ.
容量一LORAゲートウェイは、ノードの数千を取ります
電池長いバッテリ寿命
LORA物理層周波数, パワー, ノードとゲートウェイ間のシグナリングおよび変調

LORAネットワークセキュリティ

LORA技術recurity

ネットワークセキュリティの問題が次第に重要になってきています. このようLORAネットワークは、任意のシステムのトラブルを防ぐために、高レベルのセキュリティを必要とします.

LORAネットワークのセキュリティの必要なレベルを達成するために、, 暗号化のいくつかの層が使用されています:

  • デバイス固有のキー (EUI128).
  • 独自のネットワークキー (EUI64) ネットワークレベルのセキュリティを保証.
  • ユニークなアプリケーションキー (EUI64) セキュリティをエンドツーエンドを認定.

暗号化のこれらの層を使用すると、LORAネットワークが適切に安全なままであることを保証します.

LORAアプリケーション

LORA無線技術は、好ましくは、様々な用途に使用されるように配置されています.

長距離および低消費電力機能は、エンドポイントは、場所の多種多様に展開することができることを意味します, 外側および建物の内側とまだゲートウェイと通信できるようにする能力を持っています.

システムは、導入が容易であり、それはのIoTの多数のために使用することができるように, インターネット物事, そして、マシンのマシンへ, アプリケーション, M2M.

LORA無線技術の応用は、在庫追跡を含めます, スマートメーター, 自動販売機のデータと監視; ユーティリティアプリケーション; 自動車業界, 等. 実際には, 制御とデータ報告が必要かもしれないどこか.

LORA技術は、その長期的な機能の多くのアプリケーションのために主に魅力的です。. カバレッジを提供するために簡単で、新しいノードを簡単に接続して起動することができます.

LORAデバイス

ピコセル & ゲートウェイ: センサーは近いと遠く離れている距離でゲートウェイにデータを送信し、その後キャプチャ, 屋外と屋内, 最低電力要件に

トランシーバ & エンドノード: LORA技術で構成されたトランシーバは、センサデバイスまたはエンドノードに固定されています。, 業界アプリケーションのアセンブリのために設計されました.

LORAモジュレーション:

LORA技術は、無線変調または物理的です (PHY) シリコン層, used to create the long-range communicatio­n link.

LORA物理層は、スペクトラム拡散変調の形式を使用し. LORA変調方式は、広帯域線形周波数制御パルスを使用します. 経時的な周波数の増加または減少のレベルは、送信するデータを符号化するために使用されます, といった; チャープ変調の形.

このタイプの変調は、復調が転送エラー訂正と組み合わされたときに、ノイズフロアを下回る20dBのれる信号を復調するLORA無線システムを可能に, FEC. 伝統的なFSKシステムと比較すると; LORAシステムのリンクバジェットは25デシベル以上の改善を提供することができます.

送信は、擬似ランダムに拡散される点の結果として, 非LORAのユーザーが検出し、ノイズのように見えることは難しいかもしれません. これは、システムのセキュリティにサポートすることができます.

システムのさらなる利点は、チャープ変調及びシステム, 一般に, 周波数オフセットの耐性があり、その結果、, 基本的に、水晶発振器を使用することが可能です 20-30 ppmの受け入れではなく、温度払っ発振器, TCXO. これは、ノードの電子回路内にいくつかの良いコスト削減を提供することができます.

LoRaWAN:

その間に, LORAは、下の物理層を記述する, 上位ネットワーク層は存在しませんでした. LoRaWANは、ネットワークの上位層を記述するために開発された多数のプロトコルの一つであります. LoRaWANは、クラウドベースのメディアアクセス制御であります (マック) 層プロトコルが、エンドノード装置とLPWANゲートウェイとの間の通信を管理するためにネットワーク層プロトコルとして主に作用します, ステアリングプロトコルとして, LORAアライアンスによって維持. LoRaWAN仕様バージョン 1.0 6月にリリースされました 2015.

LoRaWANネットワークのシステムアーキテクチャ及び通信プロトコルを定義します, LORA物理層は、長距離通信リンクを可能にしながら. LoRaWANは、データ・レートを管理する責任があります, すべてのデバイスと通信周波数のためのパワー. 彼らは送信するために利用可能なデータを持っている時はいつでもネットワーク送信のデバイス. エンドノードデバイスによって送信されたデータは複数のゲートウェイによって受信されます。, これは、中央のネットワークサーバにデータパケットを転送します. サーバーフィルタは、パケットを複製します, セキュリティチェックを行い、, そして、ネットワークを管理. データは、アプリケーション・サーバにさらに促進されます. 技術は、ささやかな負荷に対して高い一貫性を示しています; しかしながら, それは確認応答を送信することに関連するいくつかのパフォーマンス上の問題を抱えています

LORAアライアンス

他の多くのシステムと同様に、, 業界団体は、LORAアライアンスと呼ばれる業界全体LORA無線システムを、その後の開発促進するために設立されました. これは、月に発足しました 2015. 同盟国として、, それは安全なのためのオープングローバルスタンダードを提供するために設立されました, キャリアグレードのIoT LPWAN接続.

LORAは、本質的にセムテックによって開発されていたが、, オープニング彼標準うちは、それが企業の広い数で採用されるように有効, それによって、生態系の成長と有意に大きなエンゲージメントを獲得, 製品の広い多様性と使用状況や受け入れの全体的な増加.

LORAアライアンスの創立メンバーは、Actilityが含まれます, シスコ, Eolane, IBM, Kerlink, IMST, MULTITECH, Sagemcom, セムテック, そして、マイクロチップテクノロジー, だけでなく、リード電気通信事業者: ブイグテレコム, KPN, シングテル, プロキシマス, スイスコム, そして、ファストネット (テルコム南アフリカの一部).