Wat is een LoRa-module & Hoe de IoT-hardware werkt

Inhoudsopgave

Terwijl onze wereld bedekt raakt met verbonden apparaten en sensoren, Eén hardnekkige uitdaging wurgt implementaties – betrouwbare draadloze connectiviteit over grote gebieden. Terwijl technologieën als WiFi en Bluetooth slimme huizen voeden, hun bereik beperkt de implementatie in uitgestrekte infrastructuren, boerderijen of gedistribueerde logistiek. Voer lange afstand in (LoRa) draadloze – een innovatieve technologie waarmee kleine apparaten op batterijen gegevens over kilometers kunnen verzenden naar alomtegenwoordige gateways die met de cloud zijn verbonden. Dit wordt mogelijk gemaakt door LoRa-modules, Hardwarecomponenten ter grootte van een postzegel die de transceivers bevatten, antenne en microcontroller nodig voor LoRa-communicatie. Laten we beginnen met het ontrafelen van dit draadloze wonder, de LoRa-moduletechnologie!

Wat is een LoRa mland

Een LoRa-module bevat een LoRa-transceiverchip en microcontroller, waardoor het alle elementen heeft die nodig zijn voor communicatie over lange afstand. Het dient als bouwsteen om sensoren aan te sluiten, actuatoren en allerlei IoT-edge-apparaten via een LoRa-gebaseerd netwerk. Met LoRa-modules kunnen apparaten verbinding maken met een LoRaWAN-netwerk om gegevens over lange afstanden te verzenden en ontvangen.

LoRa-modules zijn verkrijgbaar als kant-en-klare, zelfstandige componenten of geïntegreerd in ontwikkelborden en sensoren. Gemeenschappelijke interfaces zijn onder meer UART, SPI en I2C voor verbinding met externe microcontrollers. of ingebouwde sensoren. Naarmate LoRaWAN aan populariteit wint voor LPWAN-toepassingen, het ecosysteem van betaalbare LoRa-modules is exponentieel gegroeid.

Hoe werkt een LoRa-module

LoRa-modules maken draadloze communicatie over meerdere mijlen mogelijk door gebruik te maken van een gepatenteerde spread spectrum modulatie-aanpak ontwikkeld door Semtech genaamd LoRa. Het maakt gebruik van een vorm van spread-spectrummodulatie die bekend staat als Chirp Spread Spectrum (CSS) waarvan de frequentie in de loop van de tijd over de kanaalbandbreedte toeneemt of afneemt. Hierdoor kan het signaal onder de ruisvloer worden hersteld, wat een groot communicatiebereik met veerkracht oplevert. De LoRa-modulatie ruilt de ruwe datasnelheid in voor gevoeligheid, interferentie-immuniteit en bereik.

In simpele termen, LoRa-modules nemen invoergegevens op, coderen via complexe modulatie, en een radiosignaal uitzenden dat kilometers kan afleggen bij een laag vermogen. Dit signaal wordt gedemoduleerd door LoRa-gatewayapparaten die via een mobiel netwerk met internet zijn verbonden, satelliet, WiFi of Ethernet. De gateways sturen de gegevens vervolgens door naar een gecentraliseerde netwerkserver voor verwerking en analyse. Communicatie vindt plaats in twee richtingen – eindapparaten sturen indien nodig uplinkgegevens naar de server. Servers kunnen ook via gateways downlink-berichten naar eindknooppunten pushen.

LoRa-module werkarchitectuur

Populair eentoepassingen van LoRa modules

De lange levensduur van de batterij, Het bereik en de robuustheid van LoRa-netwerken zijn ideaal voor het aansluiten van sensoren met een lage bandbreedte, zodat ze jarenlang periodieke metingen kunnen uplinken zonder op te laden. Vandaar, LoRa-modules worden in hoge mate toegepast in veel industriële IoT-toepassingen, waaronder:

Slimme landbouw

LoRa-modules maken het mogelijk om microklimaten in gewassen te volgen via bodemsensoren, waardoor nauwkeurig water geven en chemische behandeling mogelijk zijn, afgestemd op de omstandigheden in elke regio van een boerderij. Locatietrackers kunnen ook het gebruik van activa volgen, terwijl sensoren van irrigatieapparatuur letten op lekken of storingen.

Slimme steden

LoRa-modules verbinden de stadsinfrastructuur voor monitoring en controle op afstand. Toepassingen zijn onder meer het lezen van water, gas- en elektriciteitsmeters, het monitoren van straatverlichting en verkeersstromen, het volgen van voertuigen van het openbaar vervoer, realtime afvalbakstatus, lekdetectoren in waterdistributiesystemen enz.

Industriële bewaking

Fabrieken profiteren van LoRa voor het monitoren van activa, bijvoorbeeld het volgen van de status en positie van pallets of containers, temperatuurbewaking van bederfelijke waren, lek detectie, enzovoort. Mijnbouwlocaties gebruiken ook LoRa-netwerken voor ventilatiemonitoring, voertuig volgen enz.

Milieu Controle

Overheden zetten LoRa-netwerken met omgevingssensoren in bossen in, rivieren en bedreigde habitats om illegale activiteiten op te sporen en gegevens over herstelprojecten terug te koppelen. Deze sensoren met een lange levensduur vormen IoT-gegevensverzamelingsnetwerken die belangrijke indicatoren zoals bodemvocht verzamelen, vochtigheid, waterkwaliteit en meer.

Bevoorradingsketen / Logistiek

LoRa asset trackers en conditiemonitors zorgen voor zichtbaarheid en voorkomen verliezen in de hele toeleveringsketen. Bedrijven volgen pallets van magazijn tot klant, geneesmiddelen en voedsel controleren op afwijkingen van veilige temperatuur-/vochtigheidsniveaus, zorgen voor de integriteit van hoogwaardige gefabriceerde goederen tijdens het transport en meer.

Voordelen en nadelen van LoRa mland

LoRa-modules bieden aanzienlijke voordelen op het gebied van connectiviteit over lange afstanden en een laag energieverbruik, waardoor ze zeer nuttig zijn voor veel IoT-toepassingen. Echter, zoals bij elke technologie, er zijn ook enkele nadelen waarmee u rekening moet houden, afhankelijk van verschillende gebruikssituaties.

voor- en nadelen van LoRa-modules

Voordelen van LoRa-module

Laten we eens kijken naar de belangrijkste voordelen die de adoptie van deze draadloze standaard voor lange afstanden stimuleren:

  • Communicatie op lange afstand: Tot 5 km bereik in stedelijke gebieden en tot 15 km in landelijke gebieden of meer mogelijk met ideale zichtlijnplaatsing. Een klein aantal LoRa-gateways biedt uitgebreide dekking.
  • Uitstekende netwerkcapaciteit, duizenden knooppunten per gateway: Het gebruik van verschillende kanalen en spreidingsfactoren minimaliseert botsingen. Eén enkele LoRa-gateway kan duizenden end-node-apparaten tegelijkertijd verwerken – zorgen voor capaciteit voor grootschalige apparaatimplementaties.
  • Laag energieverbruik: Een batterijlevensduur van jaren is mogelijk terwijl kleine, reguliere datapakketten worden verzonden, dankzij het minimale stroomverbruik in de slaapstand.
  • Weerstand tegen interferentie: De chirp spread spectrum modulatie biedt uitstekende veerkracht tegen kanaalruis en interferentie.
  • Veilige gegevensoverdracht: LoRaWAN definieert end-to-end AES-128-bit-encryptie voor de vertrouwelijkheid van gegevens.
  • Lage modulekosten: Als een in volume geproduceerde hardwarestandaard, LoRa-modules en ontwikkelborden zijn redelijk betaalbaar, het bevorderen van massale adoptie.
  • Mondiale netwerkinteroperabiliteit: Het LoRaWAN-protocol zorgt voor interoperabiliteit tussen infrastructuur en modules van verschillende fabrikanten over wereldwijde implementaties

Nadelen van LoRa-module

Terwijl LoRa-modules een uitstekend draadloos bereik en een uitstekende batterijduur bieden, ze hebben enkele beperkingen, waaronder:

  • Lagere databandbreedte: De piekdatasnelheden van LoRa zijn veel lager dan die van WiFi, 4G/5G-bandbreedte in het Mbps- of Gbps-bereik.
  • Capaciteit beperkt door gateways: Het aantal eindknooppunten wordt beperkt door de dichtheid en dekking van de LoRa-gateway.
  • Interferentie op banden zonder licentie: Ondanks de uitstekende robuustheid van LoRa-modulatie, externe interferentie kan de prestaties beperken.
  • Beperkende inschakelduur: Regelgeving met betrekking tot gebruik op banden zonder licentie beperkt de mogelijkheid tot permanente connectiviteit.

Verschillen btussen LoRa en LoRaWAN

Als het aankomt op LoRa en LoRaWAN, LoRa verwijst naar het onderliggende langeafstandsmodulatieprotocol, terwijl LoRaWAN de netwerkcommunicatielagen en systeemarchitectuur op een hoger niveau definieert:

LoRa fysieke laag – De door Semtech ontwikkelde LoRa fysieke modulatielaag maakt het lange bereik mogelijk, draadloze RF-verbinding met laag vermogen door gegevens te coderen in chirp spread spectrum-pakketten. Parameters zoals zendvermogen, bitsnelheid, kanaal nummer, draaggolffrequentie enz. worden hier ingesteld.

LoRaWAN mediatoegangscontrolelaag – LoRaWAN is een open standaard die de communicatielagen op een hoger niveau definieert, zoals authenticatie tussen apparaten en gateways, cloud-integratie, methoden voor bidirectionele communicatie, planning van ontvangstslots en meer. De veiligheid wordt ook gegarandeerd door ondersteuning van end-to-end AES-128-codering om gegevens in de ether te beschermen en via backhaul-links.

Door LoRaWAN correct te implementeren, modules en gateways kunnen samenwerken tussen verschillende netwerkserviceproviders. De meeste modules die vandaag de dag beschikbaar zijn, worden geleverd met geïntegreerde LoRaWAN-protocolondersteuning voor cloudconnectiviteit.

Factoren voor het kiezen van de juiste LoRa-module

Met protocolstandaardisatie via LoRaWAN, modules van verschillende fabrikanten zijn breed compatibel. Echter, Als u de onderstaande factoren begrijpt, kunt u het juiste onderdeel voor uw toepassing selecteren:

  • Ondersteuning frequentiebandT: Het matchen van de juiste ISM-band per geografische regio garandeert naleving van de regelgeving. Veelgebruikte banden om te overwegen zijn 433 MHz(Azië), 868MHz (Europa) en 915 MHz (Noord Amerika).
  • Zendvermogen en gevoeligheid van de ontvanger: Modules met hoog vermogen vergroten het bereik, maar verbruiken meer energie.
  • Temperatuurbereik: Industriële modules ondersteunen extreme temperaturen tussen -40 en +85 ° C.
  • Vormfactor: Miniatuur SMD-modules maken inbedding mogelijk, terwijl geïntegreerde PCB-opties geschikt zijn voor prototyping. Controleer maat, antenne opties, bevestigingsgaten.
  • Ondersteuning voor LoRaWAN-klassen (EEN, B of C):De LoRaWAN-specificatie definieert eindapparaatklassen die de bidirectionaliteit balanceren, latentie en levensduur van de batterij. Bijvoorbeeld, Klasse A zorgt voor maximale energie-efficiëntie, terwijl Klasse C de levensduur van de batterij inruilt voor realtime reactievermogen.
  • Certificeringen zoals CE, FCC: Certificeringen geven aan dat modules voldoen aan de emissie- en immuniteitsnormen die nodig zijn voor commerciële implementatie.

Kiezen voor MOKOSmart LoRa modules

Een uitstekende bron van capabele en kosteneffectieve LoRa-modules is MOKOSmart. Wij richten ons uitsluitend op draadloze IoT-apparaten, waaronder Cellular, Bluetooth- en LoRa-opties. Onze MKL62 wordt geleverd met de SX1262 LoRa-chipset van Semtech die betrouwbare RF-prestaties over kilometers levert, naast ondersteuning voor het LoRaWAN-protocol. Het biedt uitgebreide temperatuurbereik- en locatiediensten die oplossingen voor slimme landbouw mogelijk maken, locatie volgen, slimme meters, enzovoort. Met de mogelijkheid om IoT-apparaten aan te passen, gecombineerd met het complete ecosysteem van IoT-hardware, MOKOSmart blijkt een ideale leverancier voor iedereen Op LoRaWAN gebaseerde oplossing.

LEES VERDER OVER LORA

Geschreven door --
Nick Hij
Nick Hij
Nick, een doorgewinterde projectmanager in onze R&D afdeling, brengt een schat aan ervaring naar MOKOSMART, nadat hij eerder als projectingenieur bij BYD had gewerkt. Zijn expertise op het gebied van R&D brengt een goed afgeronde vaardigheid mee in zijn IoT-projectmanagement. Met een solide achtergrond 6 jaar in projectmanagement en behaal certificeringen zoals PMP en CSPM-2, Nick blinkt uit in het coördineren van de inspanningen binnen de verkoop, engineering, testen, en marketingteams. Tot de IoT-apparaatprojecten waaraan hij heeft deelgenomen behoren Beacons, LoRa-apparaten, gateways, en slimme stekkers.
Nick Hij
Nick Hij
Nick, een doorgewinterde projectmanager in onze R&D afdeling, brengt een schat aan ervaring naar MOKOSMART, nadat hij eerder als projectingenieur bij BYD had gewerkt. Zijn expertise op het gebied van R&D brengt een goed afgeronde vaardigheid mee in zijn IoT-projectmanagement. Met een solide achtergrond 6 jaar in projectmanagement en behaal certificeringen zoals PMP en CSPM-2, Nick blinkt uit in het coördineren van de inspanningen binnen de verkoop, engineering, testen, en marketingteams. Tot de IoT-apparaatprojecten waaraan hij heeft deelgenomen behoren Beacons, LoRa-apparaten, gateways, en slimme stekkers.
Deel dit bericht
Geef uw verbonden mogelijkheden Noodzaak met MOKOSmart loT-apparaatoplossingen!