Technical Working Of LoRaWAN Technology

Technical Working Of LoRaWAN Technology

Hoe LoRaWAN technologie werkt

Met zijn ster-topologie en slim geïmplementeerde signaaloverdracht technologie, LoRaWAN technologie is speciaal ontworpen voor de energie-efficiëntie en veilige netwerken van apparaten in het internet der dingen. We kunnen uitleggen hoe de technologie werkt.

Het internet van de dingen stelt veel eisen op het netwerk gebruikte technologieën. Wat nodig is, is een architectuur die is ontworpen voor duizenden nodes die kunnen worden ver van de bewoonde gebieden en op moeilijk bereikbare plaatsen – van sensoren die monitor water stromen en de vervuiling in rivieren en kanalen om het verbruik meter in de kelder.

De architectuur moet ook veilig ondersteunen batterij-aangedreven sensor nodes en vereenvoudigt de installatie en het onderhoud. Dat spreekt voor radio operatie. Netwerk technologie moet rekening houden met de strenge stroomverbruik eisen voor end nodes, waarvan vele zijn te bedienen met een enkele batterij voor tientallen jaren. Hoge mate van beveiliging is essentieel om afluisteren te voorkomen en om hackers af te weren.

Het ontwerp van een dergelijk netwerk technologie begint op het fysieke niveau. Vergelijkbaar met een aantal andere draadloze protocollen die worden gebruikt voor toepassingen ivd, LoRaWAN technologie maakt gebruik van de spread spectrum modulatie. Een essentieel verschil tussen LoRaWAN en andere protocollen is het gebruik van een adaptieve techniek waarbij chirpsignalen – en niet op de conventionele DSSS (Direct Sequence Spread Spectrum signalering). Deze aanpak biedt een compromis tussen ontvangst gevoeligheid en een maximale datasnelheid, waarbij deze aanpassing knooppunt van knooppunt dankzij de modulatie configuratie ondersteunt.

met DSSS, de fase van de drager dynamisch verschoven overeenkomstig een vooraf berekende codereeks. Een aantal opeenvolgende codes worden toegepast op elk te verzenden bit. Deze volgorde van faseverschuivingen voor elk bit een signaal dat veel sneller verandert dan de drager, dus spreiden van de data over een brede frequentieband. Hoe hoger het aantal codepulsen (chips) per bit, hoe hoger de verstrooiingsfactor. Deze spreiding maakt het signaal minder gevoelig voor interferentie, maar vermindert de effectieve datasnelheid en verhoogt het energieverbruik per bit verzonden. Omdat de zender is beter bestand tegen interferentie, kan het totale vermogen te verlagen. DSSS, daarom, aanbiedingen lager stroomverbruik met dezelfde bit error rate. DSSS veroorzaakt elektriciteit en investeringskosten, waarop het verzoek in ivd knooppunten begrenst.

De nauwkeurige referentie klok is belangrijk voor LoRaWAN technologie

Opdat de ontvanger de inkomende code chips kunnen verwerken en omzetten van de stroom terug naar data, DSSS gebaseerd op een nauwkeurige referentieklok op de printplaat. Dergelijke klokbronnen vrij duur en de toenemende nauwkeurigheid van de kloksnelheid verhoogt ook stroomverbruik. De CSS-technologie wordt gebruikt door LoRaWAN technologie (chirp spread spectrum) kan meer kosten-effectief kan worden toegepast, omdat het niet afhankelijk is van een nauwkeurige klok bron. Een tril signaal is een signaal waarvan de frequentie varieert in de tijd.
Send feedback
Geschiedenis
Opgeslagen
Gemeenschap

In het geval van LoRaWAN Technology Network, de frequentie van het signaal toeneemt over de lengte van de code chips van de respectievelijke data bitgroep. Om de betrouwbaarheid te verbeteren, LoRaWAN voegt foutcorrectie informatie aan de datastroom. In aanvulling op de immuniteit van systemen met een spread spectrum, CSS biedt een hoge mate van immuniteit tegen multipath vervorming en fading, wat problematisch is in stedelijke omgevingen – net als Doppler shifts: overlays veranderen de frequentie. De CSS techniek is robuuster omdat Doppler verschuivingen veroorzaken slechts een kleine verandering in de tijdas van het basisbandsignaal.

Meer bereik of hogere datasnelheid

Net als DSSS, Lora kan het aantal chips per bit code verschilt. De standaard definieert zes verstrooiingsfactoren (SF). Met een hogere SF, het bereik van een netwerk kan worden verhoogd – maar met meer prestaties per bit en een lagere totale datasnelheid. met SF7, de maximale overdrachtssnelheid ca 5.4 kbit / s en het signaal kan worden beschouwd als sterk genoeg op een afstand van 2 km – hoewel deze afstand is afhankelijk van het terrein. met SF10, de geraamde omvang toeneemt tot 8 km met een datasnelheid van iets minder dan 1 kbit / s. Dit is de hoogste SF in een uplink: een transmissie van het knooppunt naar het basisstation. Een downlink kan beide nog grotere SF gebruiken. De SF orthogonaal. Hierdoor kunnen verschillende knooppunten verschillende kanaalconfiguraties gebruiken zonder elkaar te beïnvloeden. In aanvulling op het fysieke niveau dat de gegevens voor CSS modulatie en transmissie bereidt, LoRaWAN definieert twee logische lagen die overeenkomen met niveaus 2 en 3 van het gelaagde OSI netwerkmodel (Open Systems Interconnection).

• Niveau 2 is de gegevensverbinding niveau Lora. Het biedt een fundamentele bescherming van de integriteit van berichten op basis van cyclische redundantiecontroles. LoRaWAN zijn basisbeginselen point-to-point communicatie.
• Niveau 3 voegt het netwerkprotocol feature. De LoRaWAN protocol biedt knooppunten in de gelegenheid om elkaar te signaleren of om gegevens naar de cloud via het internet te versturen – onder toepassing van een concentrator of een gateway.

LoRaWAN technologie maakt gebruik van een ster-topologie: Alle blad nodes communiceren via de meest geschikte gateway. De gateways nemen over de routing en, indien meer dan één gateway binnen het bereik van een bladknooppunt en het lokale netwerk overbelast, kan de verbinding te leiden naar een alternatieve. Sommige ivd protocollen maken gebruik van mesh-netwerken om de maximale afstand van een blad knooppunt te verhogen van een gateway. Het gevolg is een grotere energiebehoefte van de knooppunten van het doorsturen van berichten naar en van de gateways, evenals voor een onvoorspelbare verkorting van de levensduur van de batterij.

De LoRaWAN architectuur zorgt dat de accu van elke ivd knooppunt adequaat en voorspelbaar kan worden gedimensioneerd voor de toepassing. De gateway fungeert als een brug tussen eenvoudigere protocollen, die beter geschikt zijn voor resource-beperkte eindknooppunten, en het Internet Protocol (IK P), die wordt gebruikt om ivd diensten. LoRaWAN technologie wordt ook rekening gehouden met de verschillende functies en energieprofielen de eindapparaten door ondersteuning van drie verschillende toegangsklassen. Alle apparaten moeten in staat zijn om steun klasse A. Dit is de gemakkelijkste modus die een maximale levensduur van de batterij haalt. Deze klasse maakt gebruik van de veelgebruikte Aloha protocol.

Automatische aanvaringen te voorkomen geïntegreerd

Een apparaat kan een uplink bericht te sturen naar de gateway op elk gewenst moment: Het protocol heeft een ingebouwde in het voorkomen van botsingen wanneer twee of meer apparaten proberen te sturen op hetzelfde moment. Zodra een verzending is voltooid, het eindknooppunt wacht op een neerwaartse boodschap die moet komen binnen een van de twee beschikbare tijdsleuven. Zodra het antwoord wordt ontvangen, het einde knooppunt kan gaan slapen, die maximaliseert de levensduur van de batterij.

EEN LoRaWAN gateway kan niet activeren een klasse A eindknooppunt als het in rusttoestand. Hij moet wakker door hemzelf. Dit komt door lokale timers of triggergestuurd activatie, die wordt geactiveerd door een gebeurtenis in een plaatselijk sensoringang. Actuatoren zoals kleppen in een regelsysteem voor fluïdum moet kunnen commando's van een netwerktoepassing ontvangt – ook al hebben ze geen lokale gegevens voor de verwerking en communicatie. Deze apparaten B of C modi.

Met klasse B, elk apparaat wordt toegewezen aan een tijdvenster waarbinnen zij de ontvanger in orde moet activeren om te zoeken naar downlink berichten. Het knooppunt kan in de slaapstand tussen deze tijdvensters blijven. Uplink-berichten kunnen worden verzonden als het apparaat niet te wachten op een downlink bericht. Klasse B wordt gebruikt wanneer de latentie van tot enkele minuten kan worden getolereerd. Klasse C ondersteunt aanzienlijk verlagen latency tijden voor de downlink berichten sinds de ontvanger front-end blijft bijna constant actief. Een klasse C apparaat is niet in de modus alleen ontvangen indien zij haar eigen uplink berichten stuurt. Deze klasse wordt gebruikt door het netwerk gevoed eind nodes.

Continue encryptie van de verzonden gebruikersgegevens

In tegenstelling tot andere protocollen voorgesteld voor het ivd, LoRaWAN biedt end-to-end encryptie van de applicatie data – recht naar beneden naar de cloud servers die worden gebruikt voor het beheren en zorgen voor de diensten. Naast de end-to-end encryptie, LoRaWAN technologie garandeert dat elk apparaat dat op het netwerk de vereiste referenties en laat ivd knooppunten controle of ze aansluit op een poort met een valse identiteit. Om het vereiste niveau van authenticatie te waarborgen, elk LoRaWAN apparaat is geprogrammeerd tijdens de productie met een unieke sleutel, waarnaar in het protocol wordt aangeduid als een AppKey.

Het apparaat heeft ook een unieke identifier wereldwijd. Om het makkelijker te maken voor apparaten om hun gateway-verbindingen te identificeren, Elk netwerk heeft zijn eigen identificatie in een lijst wordt beheerd door de Lora Alliance. Computers die worden geïdentificeerd als join servers worden gebruikt om de AppKey van elk apparaat dat wil het netwerk aan te sluiten authenticeren. Zodra het toetreden tot de server van de AppKey heeft geverifieerd, het creëert een paar sessie sleutels die worden gebruikt voor de daaropvolgende transacties. De NwkSKey wordt gebruikt voor het versleutelen berichten die worden gebruikt om controle wijzigingen op netwerkniveau, bv. het opzetten van een apparaat op een specifieke gateway. De tweede sleutel (AppSKey) versleutelt alle data op applicatieniveau. Deze scheiding verzekert dat berichten van de gebruiker niet kan worden onderschept en gedecodeerd door een derde netwerkoperator.

Een extra veiligheidsniveau wordt bereikt door het gebruik van beveiligde tellers die zijn geïntegreerd in het berichtenprotocol. Dit kenmerk voorkomt packet weergave aanvallen waarbij een hacker pakketten onderschept en manipuleert voordat voederen terug in de datastroom. Alle beveiligingsmechanismen worden uitgevoerd via AES-encryptie, die is bewezen dat een hoog niveau van veiligheid te garanderen. Vanwege de landelijke voorziening, energie-efficiëntie en veiligheid, LoRaWAN technologie is geschikt voor vele toepassingen als een protocol voor het opzetten van ivd netwerken.