Overweegt u de integratie van LoRaWAN in uw IoT-oplossing?? Op het gebied van de snel voortschrijdende IoT-technologie, LoRaWAN onderscheidt zich als een formidabele speler in de LPWAN-sector. Als uw overweging neigt naar een LoRaWAN-netwerkoplossing voor industriële of bedrijfstoepassingen, Het verdiepen in de fijne kneepjes van dit protocol is een cruciale eerste stap. In dit artikel, we bieden een diepgaande duik in alle belangrijke aspecten van LoRaWAN-technologie. Ga met ons mee terwijl we door de essentiële zaken navigeren, waardoor u de inzichten krijgt om weloverwogen beslissingen te nemen voor uw IoT-ondernemingen.
Wat is LoRaWAN-technologie
LoRaWAN staat voor Long Range Wide Area Network. Het is een WAN-protocol met laag vermogen, ontworpen voor draadloze dingen en middelen die op batterijen werken. LoRaWAN-netwerken gebruiken doorgaans spectrum zonder licentie, zoals 433 MHz- of 900 MHz-banden, om apparaten draadloos over lange afstanden met internet te verbinden.
De technologie is gebaseerd op een fysieke laag genaamd LoRa, die gebruik maakt van chirp spread spectrum modulatie. Deze methode verspreidt het signaal over een grotere bandbreedte, waardoor het robuust is tegen interferentie en het een langeafstandskarakteristiek krijgt. Semtech heeft oorspronkelijk de LoRa-modulatietechniek ontwikkeld en onderhoudt deze.
LoRaWAN voegt een netwerklaagprotocol toe om tweerichtingscommunicatie tussen eindapparaten en gateways mogelijk te maken. Gateways maken vervolgens via IP verbinding met centrale netwerkservers. Deze architectuur maakt functies zoals adaptieve datasnelheden mogelijk, adressering van het apparaat, veiligheid, roamen enz. waardoor grootschalige implementaties mogelijk zijn.
De LoRa Alliantie, is een open non-profitorganisatie die toezicht houdt LoRaWAN-standaarden en stimuleert de wereldwijde adoptie. Het is voorbij 500 leden wereldwijd bij apparaatfabrikanten, exploitanten, leveranciers van oplossingen die de implementatie bevorderen.
Het verschil tussen LoRa en LoRaWAN
Simpel gezegd, LoRa verwijst alleen naar de fysieke modulatietechniek of het signaalcoderingsschema dat communicatie over lange afstanden mogelijk maakt. Het maakt gebruik van het concept van chirp spread spectrum modulatie en voorwaartse foutcorrectie om een dekkingsbereik van meer dan te bereiken 10 mijlen in landelijke omgevingen en 3 mijlen in steden.
Het LoRaWAN-protocol draait bovenop LoRa-modulatie om de datacommunicatie te beheren, tweerichtingsverkeer mogelijk maken en netwerkbeveiligingsfuncties implementeren. Dit omvat mogelijkheden zoals optimalisatie van de datasnelheid, schema’s aanpakken, het implementeren van AES-128-codering en het beheren van gegevensuitwisseling tussen apparaten en gateways.
LoRa is dus het modulatieschema van de fysieke laag dat signalering over lange afstanden mogelijk maakt, terwijl LoRaWAN het communicatieprotocol en de standaarden definieert. Beschouw LoRa als de snelweg waarmee voertuigen snel lange afstanden kunnen overbruggen, terwijl LoRaWAN de verkeersborden en controles zijn die de ordelijke en veilige doorvoer over die snelweg regelen.
Hoe LoRaWAN-technologie werkt
De LoRaWAN-architectuur omvat eindapparaten/knooppunten met sensoren, gateways, netwerkserver, en applicatieserver.
Eindpunten maken verbinding via LoRa-koppelingen met gateways die buitenshuis worden ingezet, zoals op gebouwen, torens, enzovoort. Gateways bieden backhaulconnectiviteit zoals WiFi, Ethernet of mobiel. Ze kunnen kilometerslange afstanden afleggen met datasnelheden die zich aanpassen tussen 0,3 kbps en 50 kbps.
Gateways sturen berichten van potentieel miljoenen apparaten terug naar een centrale netwerkserver. Het beheert essentiële functies zoals beveiliging, adresseren, apparaatprofielen, reglement, aanpassing van de datasnelheid enz. Het ontdubbelt ook berichten en controleert de bevestigde bezorging tussen applicaties en apparaten.
De netwerkserver geeft gegevens via IP-verbindingen door aan een applicatieserver. Dit is waar de IoT-toepassing en bedrijfslogica zich bevinden, om sensorgegevens te decoderen en te verbinden met dashboards, analyse, clouddiensten enz.
LoRaWAN-apparaatklasse A, B., & C
LoRaWAN bevat drie verschillende soorten eindapparaten om te voldoen aan de verschillende behoeften die zich voordoen in een breed scala aan toepassingen:
Klasse A, eerste klasse: Laagste vermogen, en bidirectioneel eindapparaat
Dit is de standaardklasse waarmee eindpunten op elk moment uplink kunnen verzenden, gevolgd door twee korte downlink-ontvangstvensters. Omdat uplink-communicatie asynchroon is en de downlink de uplink-timing volgt, apparaten kunnen slapen, waardoor de levensduur van de batterij wordt gemaximaliseerd. Downlink-berichten worden gebufferd op de server.
Klasse B: Een bidirectioneel terminalapparaat met deterministische downlinkvertraging
Klasse B-apparaten openen extra ontvangstvensters met geplande intervallen, gesynchroniseerd met het netwerk. Dit maakt een lagere downlink-latentie mogelijk ten koste van een hoger energieverbruik. De deterministische vertraging is programmeerbaar 128 seconden waardoor het geschikt is voor werking op batterij.
Klasse C: Minimale vertraging, bidirectionele eindapparatuur
Voortbouwen op klasse A, Klasse C houdt de ontvanger continu open, tenzij hij zendt. Hierdoor kan de server op elk moment downlinken met vrijwel geen vertraging. Echter, continu luisteren kan meer dan 50 mW verbruiken, dus Klasse C is geschikt voor toepassingen op netvoeding. Tijdelijk overstappen is mogelijk.
Vergelijking van LoRaWAN vs. andere LPWAN-technologieën
De LPWAN-ruimte, een snel groeiend onderdeel van de IoT-connectiviteitsmarkt, omvat SigFox, LoRaWAN, NB-IoT, LTE-M, Labs koppelen, en gewichtloos. Andere protocollen zoals LTE-CAT M, IEEE P802.11AH, en Dash7 spelen ook een cruciale rol in het LPWAN-ecosysteem. In deze sectie, we duiken vooral in de eerder genoemde technologieën.
- LoRaWAN
LoRaWAN, bestuurd door de LoRa Alliance, wordt gekenmerkt door zijn open standaardnetwerklaag met ondersteuning van een diverse industriële alliantie. Werkt op de LoRa-chip, het blinkt uit in toepassingen die alleen uplink bieden, dankzij de efficiënte distributie van gecodeerde pakketten, het verminderen van botsingen en interferentie. Ondanks dat het een open standaard is, De afhankelijkheid van LoRaWAN van de chips van Semtech voor full-stack-implementatie voegt een laag exclusiviteit toe.
- Sigfox
Sig Fox, een Frans bedrijf opgericht in 2009, onderscheidt zich door een groter bereik dat wordt bereikt door langzame modulatiesnelheden. Als eigen technologie, SigFox is een goede keuze voor toepassingen die onregelmatige en kleine databursts vereisen, zoals slimme prullenbakken en parkeersensoren. Echter, Beperkingen in de downlinkmogelijkheden en de gevoeligheid voor signaalinterferentie vormen voor bepaalde gebruikssituaties uitdagingen.
- NB-IoT en LTE-M
NB-IoT en LTE-M zijn in opkomst in de LPWAN-ruimte, gebruik te maken van standaard LTE-connectiviteit. NB-IoT blinkt uit in energie-efficiëntie en kosteneffectiviteit, waardoor het ideaal is voor smart city-toepassingen, terwijl LTE-M een hogere datasnelheid biedt. De keuze tussen beide hangt af van specifieke toepassingen; NB-IoT is zeer geschikt voor slimme meters, terwijl LTE-M voordeliger kan zijn voor drones of voertuigen.
- Labs koppelen
Link Labs maakt gebruik van de LoRa-chip, maar introduceert een privé MAC-laag genaamd Symphony Link. Symphony Link voegt enkele belangrijke connectiviteitsfuncties toe via LoRaWAN, inclusief gegarandeerde draadloze firmware-upgrades, bericht ontvangst, repeater mogelijkheden, en het verwijderen van dynamisch bereik en duty cycle-limieten.
- Gewichtloos
De missie van Weightless SIG is het standaardiseren van LPWAN-technologie. Als de enige echt open standaard, Weightless werkt op een spectrum zonder licentie op sub-1ghz. 3 versies van Weightless kunnen voor verschillende doeleinden worden gebruikt:
Gewichtloos-w: Maak gebruik van witruimte (ongebruikt lokaal spectrum in de gelicentieerde televisieband)
Gewichtloos-n: Een smalbandprotocol zonder licentie dat is afgeleid van NWave-technologie
Gewichtloos-p: Tweerichtingsprotocol afgeleid van M2COMM's Platanus-technologie
Weightless N en P zijn populairdere keuzes omdat de batterijduur van Weightless W korter is.
Voordelen van LoRaWAN-technologie
Hier zijn enkele van de opvallende voordelen van LoRaWAN-technologie:
- Ultra-laag vermogen: LoRaWAN-apparaten kunnen in een energiezuinige modus werken en de batterij kan meerdere jaren meegaan.
- Uitzonderlijk bereik: Lange afstandsdekking tot 10 mijlen op het platteland en 1-3 kilometers in stedelijke omgevingen
- Diepe penetratie binnenshuis: LoRaWAN-netwerken kunnen een diepe dekking binnenshuis bieden, en gemakkelijk gebouwen met meerdere verdiepingen afdekken.
- Gratis Spectrum-licenties: LoRaWAN-technologie werkt gratis (zonder vergunning) frequenties, zonder extra spectrumlicentiekosten.
- Hoge capaciteit: Netwerkcapaciteit ter ondersteuning van meer dan een miljoen apparaten per gatewaydekking.
- Publieke en private inzet: Het is gemakkelijk om zowel particuliere als openbare LoRaWAN-netwerken te implementeren met dezelfde software en hardware (eindapparaten, gateways, antennes).
- End-to-end beveiliging: Sterk 128 bit AES-encryptie end-to-end voor robuuste beveiliging.
- Goedkoop: Zeer lage kosten voor apparaten en bediening, waardoor het ideaal is voor implementaties van grote apparaten
- ecosysteem: LoRaWAN heeft een zeer groot ecosysteem van apparaatfabrikanten, applicatie-ontwikkelaars, netwerkdienstverleners, en leveranciers van oplossingen.
Gebruik cases van LoRaWAN-technologie
Hier zijn enkele veelbelovende gebruikscategorieën die perfect zijn voor LoRaWAN:
Slimme steden & Nutsvoorzieningen
Steden kunnen civiele infrastructuur zoals meters efficiënt met elkaar verbinden, vuilnisbakken, straatverlichting, vervuilingsmonitoren. Zelfs het volgen van voertuigen en bussen is haalbaar en maakt slim transport mogelijk. Voor nutsbedrijven, Slimme meting op schaal is zeer haalbaar, ook voor gas, elektriciteits- en watermeters.
Bevoorradingsketen & Logistiek
Logistieke bedrijven kunnen de locatie volgen, staat en verplaatsing van containers, pallets over meerdere depots en onderweg. De koudeketen kan de integriteit van bederfelijke goederen garanderen. Havenactiviteiten kunnen kranen volgen, voertuigen, vracht enz.
Slimme landbouw & Landbouw
LoRaWAN-sensoren kunnen zich over boerderijen verspreiden, boomgaarden en wijngaarden monitoren het bodemvocht, gewasomgeving, opslagomstandigheden het hele jaar door via batterijsensoren. Ook diergezondheid en locatie-wearables zijn in opkomst.
Vermogensbeheer & Volgen
Waardevolle bezittingen zoals apparatuur, apparaten kunnen op verschillende locaties worden gemonitord op parameters zoals temperatuur, schokken, beweging enz. veiligheid verbeteren, gebruik en levensduur. Pallets met LoRaWAN-tag, dozen stroomlijnen magazijnen.
Industrieel IoT & Sensorbewaking
Fabrieken kunnen betrouwbaar inzetten, langeafstandssensoren om activa te volgen, veiligheidsstatistieken en productkwaliteitsindicatoren op alle verdiepingen, zonder kabels of batterijwissels. Zelfs afgelegen locaties zoals pijpleidingen, boorinstallaties enz. kan worden gemeten.
Slimme gezondheidszorg & Medisch
Ziekenhuizen kunnen medische apparaten en middelen zoals rolstoelen efficiënt met elkaar verbinden met behulp van LoRaWAN voor een betere tracking en gebruik. Patiëntpolsbandjes tijdens ziekenhuisopname bevorderen de workflow door beweging te monitoren. Voorzieningen voor begeleid wonen profiteren ook van de locatie- en valdetectiemogelijkheden die de veiligheid verbeteren.
MOKOSmart LoRaWAN-sensoren voor uw toepassing
MOKOSmart biedt een verscheidenheid aan LoRaWAN-compatibele sensoren die perfect zijn voor veel IoT-toepassingen met laag vermogen over lange afstanden. Enkele van de MOKOSmart LoRaWAN-sensoren die nuttig kunnen zijn, zijn onder meer::
LoRaWAN PIR-bewegingssensor: Detecteert beweging en kan worden gebruikt voor aanwezigheidsbewaking, waarschuwingen voor indringers, automatisering triggers, en meer.
LoRaWAN GPS-tracker: Volgt de realtime locatie van activa en kan ook de temperatuur en beweging monitoren. Handig voor wagenparkbeheer, Behaalde resultaat, en diefstalpreventie.
LoRaWAN temperatuur-vochtigheidssensor: Bewaakt de omgevingstemperatuur en vochtigheidsniveaus. Ideaal voor koelketenlogistiek, HVAC-bewaking, volgen van opslageenheden, en milieuanalyses.
LoRaWAN Paniekknop: Een noodwaarschuwingsknop die personeel op de hoogte kan stellen van problemen of noodhulpsystemen kan activeren wanneer erop wordt gedrukt.
LoRaWAN-parkeersensor: Detecteert de aanwezigheid van voertuigen op een parkeerplaats. Maakt slimme parkeertoepassingen en analyses mogelijk.
LoRaWAN slimme badge: Volgt de realtime locatie van personeel en kan ook fungeren als paniekknop voor het verzenden van waarschuwingen. Ideaal voor personeelsbeheer, toegangscontrole, en veiligheidstoepassingen.
Hoe u aan de slag gaat met LoRaWAN-technologie
Om in te zetten LoRaWAN-oplossingen van proof of concept tot grootschalige uitrol, De belangrijkste stappen omvatten doorgaans:
- Onderzoek of LoRaWAN voldoet aan de betrouwbaarheid, bereik en levensduur van de batterij
- Begrijp de dekkingsopties via openbare netwerken, gemeenschapsnetwerken of particuliere implementaties
- Selecteer hardware zoals LoRa-modules en LoRaWAN-sensoren
- Controleer de beschikbaarheid van lokale netwerkserviceproviders of implementeer eigen gateways
- Sluit hardware van eindapparaten via gateways aan op een LoRaWAN-netwerkserver
- Ontwikkel apparaatapplicaties en IoT-app-integratie met cloudservices
- Testdekking en sensorprestaties onder de verwachte implementatieomstandigheden
Met LoRaWAN-dekking en apparaatopties die zich snel uitbreiden, nu is een goed moment om uw eigen innovatieve LoRaWAN-gebruiksscenario's te verkennen.
