LoRaWAN 기술의 기술 작업

LoRaWAN 기술의 기술 작업

어떻게 LoRaWAN 기술 작품

그 스타 토폴로지와 교묘하게 구현 신호 전송 기술을, LoRaWAN 기술은 특히 사물의 인터넷 장치의 에너지 효율과 보안 네트워킹을 위해 설계되었습니다. 이 기술이 어떻게 작동하는지 우리는 설명 할 수.

사물의 인터넷은 사용되는 네트워크 기술에 대한 많은 요구 사항을 부과. 필요한 것은 지금까지 인구 밀집 지역에서 접근하기 어려운 장소에있을 수있는 노드의 수천을 위해 설계된 아키텍처 – 지하에 소비 미터 모니터 물이 흐르는 것을 센서 및 오염 하천과 운하에서.

설치 및 유지 보수를 단순화하면서 아키텍처는 안전하게 배터리 구동 센서 노드를 지원해야합니다. 즉 라디오 작업에 말을. 네트워크 기술 계정으로 끝 노드에 대한 엄격한 소비 전력 요구 사항을 취해야합니다, 이 중 대부분은 수십 년 동안 하나의 배터리로 작동 할 수 있습니다. 높은 보안은 도청을 방지하고 해커를 떨어져 병동에 수용하는 것이 필수적입니다.

이러한 네트워크 기술의 디자인은 물리적 수준에서 시작. 만약 IoT 응용 프로그램에 사용되는 다른 무선 프로토콜의 수와 유사, LoRaWAN 기술은 스펙트럼 확산 변조를 사용하여. LoRaWAN 및 다른 프로토콜 간의 본질적인 차이는 처프 신호에 기초하여 적응 기술을 사용하는 것이다 – 아니라 기존의 DSSS에 (직접 시퀀스 확산 스펙트럼 신호). 이 방법은 수신 감도와 최대 데이터 속도 사이에서 타협을 제공합니다, 변조 구성 노드 입어 이러한 적응을 지원하는 노드.

DSSS와, 반송파의 위상은 동적으로 미리 계산 된 코드 시퀀스에 따라 이동. 연속적인 코드의 수는 각각의 비트에 적용되고 송신 될. 각 비트에 대한 위상 시프트의이 시퀀스는 캐리어보다 빠르게 변하는 신호를 생성, 따라서 넓은 주파수 대역을 통해 데이터를 확산. 코드 펄스의 수가 많을수록 (작은 조각) 비트 당, 높은 산란 요인. 이 스프레드는 간섭 신호가 덜 민감하게, 그러나, 유효 데이터 레이트를 감소시키고 송신 비트 당 전력 소비를 증가. 송신기는 간섭에 더 내성이므로, 그것은 전체 전력 레벨을 감소시킬 수있다. DSSS, 따라서, 이벤트는 같은 비트 에러 레이트와 전력 소비를 낮출. DSSS 전기 및 투자 비용을 발생, 이는 만약 IoT 노드에서 응용 프로그램을 제한.

정확한 레퍼런스 클럭은 LoRaWAN 기술에 대한 중요

수신기가 수신 코드 칩을 처리 할 수 ​​있도록 데이터에 스트림 다시 변환하려면, DSSS는 회로 기판에 정확한 레퍼런스 클럭에 의존. 이러한 클럭 소스는 오히려 비용이 많이 클로킹의 증가 정도는 전력 소비를 증가. LoRaWAN 기술에서 사용하는 CSS 기술 (첩 스펙트럼 확산) 그것은 정확한 클럭 소스에 의존하지 않기 때문에보다 비용 효율적으로 구현 될 수. 처프 신호는 그 주파수에 시간이 변화하는 신호이고.
의견 보내기
역사
저장
커뮤니티

LoRaWAN 기술 네트워크의 경우, 각 데이터 비트 그룹의 코드 칩의 길이에 걸쳐 신호의 주파수가 증가 할. 신뢰성을 향상시키기 위해, LoRaWAN 데이터 스트림에 에러 정정 정보를 부가. 확산 스펙트럼 시스템의 내성 이외에, 다중 경로 왜곡 및 페이딩에 CSS 제공 면역의 높은 수준을, 이는 도시 환경에 문제가 – 단지 도플러 변화와 같은: 오버레이 주파수를 변경. 도플러 변화가 시간에 단지 작은 변화가베이스 밴드 신호의 축 원인이 있기 때문에 CSS 기술은 더 강력.

더 범위 이상의 데이터 레이트

마찬가지로 DSSS, 로라는 비트 당 코드 칩의 수를 변화 할 수있다. 이 표준은 여섯 개 가지 산란 요소를 정의 (SF). 높은 SF와, 네트워크의 범위를 증가시킬 수있다 – 하지만 비트 당 더 높은 성능과 낮은 전체 데이터 속도. SF7로, 최대 데이터 레이트는 대략 5.4 Kbit에서 / (S) 및 신호의 거리에 충분히 강한 것으로 간주 될 수있다 2 km – 이 거리는 지형에 따라 다르지만. SF10로, 추정 된 거리가 길어 8 약간 이하의 데이터 속도보다와 km 1 Kbit에서 / 에스. 이 업 링크에서 가장 높은 SF입니다: 상기베이스 스테이션으로 송신 노드로부터. 하향 링크는 더 큰 두 개의 SF를 사용할 수 있습니다. 서브 필드는 직교. 이것은 서로 다른 노드가 서로 영향을주지 않고 다른 채널 구성을 사용할 수 있습니다. CSS 변조 및 전송을위한 데이터를 준비 물리적 수준에 추가, LoRaWAN은 레벨에 대응 개의 논리 계층을 정의 2 과 3 층상 OSI 네트워크 모델의 (개방형 시스템 상호 연결).

• 레벨 2 로라 데이터 연결 레벨은. 그것은 순환 중복 검사에 따라 메시지 무결성의 기본적인 보호 기능을 제공합니다. LoRaWAN 기본 포인트 - 투 - 포인트 통신을 설정.
• 레벨 3 네트워크 프로토콜 기능을 추가. LoRaWAN 프로토콜 이벤트 기회 서로 신호를하거나 인터넷을 통해 클라우드로 데이터를 전송하는 노드 – 농축기 또는 게이트웨이를 사용.

LoRaWAN 기술은 스타 토폴로지를 사용: 모든 잎 노드는 가장 적합한 게이트웨이를 통해 통신. 게이트웨이는 라우팅을 인수하고, 하나 이상의 게이트웨이는 리프 노드의 범위 내에있는 로컬 네트워크에 과부하가되면, 대안으로, 통신을 리디렉션 할. 일부의 IoT 프로토콜 게이트웨이에서 잎 노드의 최대 거리를 증가시키는 메쉬 네트워크 사용. 결과는 및 게이트웨이에서 메시지의 전달을위한 노드의 높은 에너지 요구 사항입니다, 뿐만 아니라 배터리 수명을 예측할 단축 등.

각각의 IoT 노드의 배터리가 응용 프로그램에 대한 적절하고 예측 가능한 치수 할 수있는 LoRaWAN 아키텍처 보장하지만. 게이트웨이는 단순한 프로토콜 사이의 다리 역할을, 더 나은 자원 제한 리프 노드에 적합하는, 인터넷 프로토콜 (IP), 만약 IoT 서비스를 제공하기 위해 사용되는. LoRaWAN 기술은 세 개의 서로 다른 액세스 클래스를 지원함으로써 계정에 단말 장치의 다른 기능 및 에너지 프로파일을 얻어. 모든 장치는 지원 클래스 A 할 수 있어야합니다. 이 최대화 배터리 수명을하는 데 도움이 가장 쉬운 모드입니다. 이 클래스는 널리 사용되는 알로하 프로토콜을 사용.

자동 충돌 방지 통합

장치는 언제든지 게이트웨이로 업 링크 메시지를 전송할 수있다: 이 프로토콜은 내장 된 충돌 방지 두 개 이상의 장치가 동시에 전송하려고 할 때. 전송이 완료되면, 가능한 두 개의 타임 슬롯 중 하나에 도착해야 다운 링크 메시지의 끝 노드 대기. 응답이 수신되면, 최종 노드는 잠에 갈 수, 이는 배터리 수명을 극대화.

에이 LoRaWAN 게이트웨이 이 유휴 상태에있는 경우 클래스 A의 끝 노드를 활성화 할 수 없습니다. 그는 자신이 깨어있다. 이는 지역 타이머 또는 이벤트 제어 활성화하는 것입니다, 로컬 센서 입력 이벤트에 의해 트리거되는. 이러한 유체 제어 시스템에서 밸브와 같은 임원은 네트워크 응용 프로그램에서 보낸 명령을 수신 할 수 있어야합니다 – 이들은 처리 및 통신을위한 로컬 데이터가없는 경우에도. 이 장치는 클래스 B 또는 C 모드를 사용.

클래스 B로, 각 장치는 다운 링크 메시지를 검색하는 것이 순서는받는 사람을 활성화해야하는 내 시간 창을 할당. 노드는이 시간 창 사이 슬립 모드에 남아있을 수 있습니다. 장치가 다운 링크 메시지를 기다리고 있지 않은 경우 업 링크 메시지를 보낼 수 있습니다. 몇 분까지의 대기 시간이 허용 될 수 때 클래스 B가 사용됩니다. 클래스 C의 지원이 크게 수신기 프론트 엔드 남아 거의 지속적으로 활성화 된 이후 다운 링크 메시지에 대한 시간을 대기 시간 절감. 그것의 자신의 업 링크 메시지를 보내는 경우에만 클래스 C 장치에서 수신 모드되지 않는다. 이 클래스는 네트워크 전원 엔드 노드에 의해 사용된다.

송신 된 사용자 데이터의 암호화 연속

다른 프로토콜과 달리 여잔 제안, LoRaWAN 제공은 엔드 - 투 - 엔드 애플리케이션 데이터의 암호화를 – 관리하고 서비스를 제공하는 데 사용되는 클라우드 서버에서 오른쪽 아래로. 종단 간 암호화에 더하여, 그들은 거짓 정체성 게이트웨이에 연결하지 여부를 네트워크에 연결된 모든 장치가 필요한 자격 증명을 가지고 있으며, 만약 IoT 노드 검사를 할 수 있다는 LoRaWAN 기술 보장하지만. 인증의 요구 수준을 보장하기 위해, 각 LoRaWAN 장치는 고유 키와 생산 과정 프로그램입니다, AppKey 같은 프로토콜에 언급 된.

장치는 고유 식별자를 갖는 전세계. 장치가 게이트웨이 연결을 식별하기 쉽게 만들려면, 각 네트워크는 로라 얼라이언스가 관리하는 목록에 자신의 ID를 가지고. 가입 서버로 식별되는 컴퓨터는 네트워크에 연결하려는 모든 장치의 AppKey을 인증하는 데 사용됩니다. 조인 서버는 AppKey 인증되면, 이는 후속 트랜잭션을 위해 사용되는 세션 키 쌍을 생성. NwkSKey은 네트워크 레벨에서의 제어 변경에 사용되는 메시지를 암호화하는 데 사용되는, 예컨대. 특정 게이트웨이 장치에 설정 방법. 두 번째 키 (AppSKey) 응용 프로그램 수준에서 모든 데이터를 암호화. 사용자의 메시지는 제 네트워크 오퍼레이터에 의해 차단되고 복호화 될 수 없다는 것을 보장하지만이 분리.

다른 보안 수준은 메시지 프로토콜에 통합되어 보안 카운터의 사용을 통해 달성. 이 기능 방지 재생 공격하는 패킷 데이터 스트림에 다시 공급되기 전에 해커 인터셉트 패킷의 레지스터들을. 모든 보안 메커니즘은 AES 암호화를 통해 구현된다, 높은 수준의 보안을 보장하기 위해 입증 된. 그것의 전국 공급, 에너지 효율성 및 보안, LoRaWAN 기술의 IoT 네트워크를 설정하는 프로토콜로 많은 응용 프로그램에 적합합니다.