Co to jest moduł LoRa & Jak działa sprzęt IoT

Spis treści

W miarę jak nasz świat zapełnia się podłączonymi urządzeniami i czujnikami, jedno ciągłe wyzwanie dusi wdrożenia – niezawodna łączność bezprzewodowa na rozległych obszarach. Technologie takie jak Wi-Fi i Bluetooth wspierają inteligentne domy, ich zasięg ogranicza wdrożenia w rozległych infrastrukturach, gospodarstwa rolne czy logistyka rozproszona. Wprowadź daleki zasięg (LoRa) Moduł BLE nRF51822 – innowacyjna technologia umożliwiająca małym urządzeniom zasilanym bateryjnie przesyłanie danych na odległość wielu kilometrów do wszechobecnych bram podłączonych do chmury. Umożliwiają to moduły LoRa, komponenty sprzętowe wielkości znaczka zawierające transceivery, antena i mikrokontroler potrzebne do komunikacji LoRa. Zacznijmy odkrywać ten bezprzewodowy cud, jakim jest technologia modułowa LoRa!

Co to jest LoRa mkraj

Moduł LoRa zawiera układ nadawczo-odbiorczy LoRa i mikrokontroler, zapewniając mu wszystkie elementy potrzebne do komunikacji dalekiego zasięgu. Służy jako element konstrukcyjny do podłączenia czujników, siłowniki i wszelkiego rodzaju urządzenia brzegowe IoT poprzez sieć opartą na LoRa. Moduły LoRa umożliwiają urządzeniom łączenie się z siecią LoRaWAN w celu wysyłania i odbierania danych na duże odległości.

Moduły LoRa są dostępne jako gotowe, samodzielne komponenty lub zintegrowane z płytkami rozwojowymi i czujnikami. Typowe interfejsy obejmują UART, SPI i I2C do połączenia z zewnętrznymi mikrokontrolerami. lub czujniki pokładowe. Ponieważ LoRaWAN zyskuje popularność w zastosowaniach LPWAN, ekosystem niedrogich modułów LoRa rozrósł się wykładniczo.

Jak działa moduł LoRa

Moduły LoRa umożliwiają bezprzewodową komunikację na wiele mil dzięki zastosowaniu opatentowanej metody modulacji widma rozproszonego opracowanej przez firmę Semtech o nazwie LoRa. Wykorzystuje formę modulacji widma rozproszonego znaną jako Chirp Spread Spectrum (CSS) których częstotliwość wzrasta lub maleje w czasie w całym paśmie kanału. Pozwala to na odzyskanie sygnału poniżej poziomu szumów, zapewniając duży zasięg komunikacji i odporność. Modulacja LoRa rezygnuje z surowej szybkości transmisji danych na rzecz czułości, odporność na zakłócenia i zasięg.

W prostych słowach, Moduły LoRa pobierają dane wejściowe, zakodować go poprzez złożoną modulację, i przesyłać sygnał radiowy, który może pokonać wiele kilometrów przy niskim poziomie mocy. Sygnał ten jest demodulowany przez urządzenia bramy LoRa podłączone do Internetu za pośrednictwem sieci komórkowej, satelita, Wi-Fi lub Ethernet. Bramy następnie przekazują dane do scentralizowanego serwera sieciowego w celu przetwarzania i analizy. Komunikacja odbywa się dwukierunkowo – urządzenia końcowe wysyłają dane łącza zwrotnego do serwera, gdy jest to potrzebne. Serwery mogą także przesyłać komunikaty łącza w dół do węzłów końcowych za pośrednictwem bram.

Architektura pracy modułu LoRa

Popularny Azastosowania LoRa moduły

Długi czas pracy baterii, zasięg i niezawodność sieci LoRa idealnie nadają się do łączenia czujników o niskiej przepustowości i umożliwiają im przesyłanie okresowych pomiarów w górę przez lata bez konieczności ładowania. W związku z tym, Moduły LoRa cieszą się dużym powodzeniem w wielu przemysłowych zastosowaniach IoT, w tym:

Inteligentne rolnictwo

Moduły LoRa umożliwiają śledzenie mikroklimatu w uprawach za pomocą czujników gleby, umożliwiając precyzyjne nawadnianie i zabiegi chemiczne dostosowane do warunków panujących w każdym regionie gospodarstwa. Urządzenia śledzące lokalizację mogą również śledzić wykorzystanie zasobów, podczas gdy czujniki sprzętu irygacyjnego wykrywają wycieki lub awarie.

Inteligentne miasta

Moduły LoRa łączą infrastrukturę miejską w celu zdalnego monitorowania i sterowania. Zastosowania obejmują czytanie wody, liczniki gazu i energii elektrycznej, monitorowanie oświetlenia ulicznego i przepływu ruchu, śledzenie pojazdów transportu publicznego, status pojemnika na śmieci w czasie rzeczywistym, detektory nieszczelności w systemach dystrybucji wody itp.

Monitoring przemysłowy

Fabryki korzystają z LoRa do monitorowania zasobów, np. śledzenia statusu i pozycji palet lub kontenerów, monitorowanie temperatury towarów łatwo psujących się, wykrywanie wycieków, itp. Zakłady wydobywcze korzystają również z sieci LoRa do monitorowania wentylacji, śledzenie pojazdów itp.

Monitoring środowiska

Władze wdrażają w lasach sieci LoRa z czujnikami środowiskowymi, rzek i zagrożonych siedlisk w celu wykrywania nielegalnej działalności i przekazywania danych na temat projektów renaturyzacji. Te trwałe czujniki tworzą sieci gromadzenia danych IoT i zbierają kluczowe wskaźniki, takie jak wilgotność gleby, wilgotność, jakość wody i nie tylko.

Łańcuch dostaw / Logistyka

Urządzenia do śledzenia zasobów i monitory stanu LoRa zapewniają widoczność i zapobiegają stratom w całym łańcuchu dostaw. Firmy śledzą palety od magazynu do klienta, monitoruj farmaceutyki i żywność pod kątem odchyleń od bezpiecznych poziomów temperatury/wilgotności, zapewnić integralność produkowanych towarów o wysokiej wartości podczas transportu i nie tylko.

Zalety i wady z LoRa mkraj

Moduły LoRa zapewniają znaczne korzyści w zakresie łączności dalekiego zasięgu i niskiego poboru mocy, co czyni je bardzo przydatnymi w wielu zastosowaniach IoT. jednak, jak w przypadku każdej technologii, istnieją również pewne wady, które należy wziąć pod uwagę w zależności od różnych przypadków użycia.

zalety i wady modułów LoRa

Plusy modułu LoRa

Przyjrzyjmy się kluczowym zaletom, które decydują o przyjęciu tego standardu bezprzewodowego dalekiego zasięgu:

  • Komunikacja dalekiego zasięgu: Aż do 5 km zasięgu w obszarach miejskich i do 15 km na obszarach wiejskich lub więcej przy idealnym umiejscowieniu w linii wzroku. Niewielka liczba bramek LoRa zapewnia szeroki zasięg.
  • Doskonała pojemność sieci, tysiące węzłów na bramę: Stosowanie różnych kanałów i współczynników rozpraszania minimalizuje kolizje. Pojedyncza brama LoRa może jednocześnie obsługiwać tysiące urządzeń końcowych – zapewnienie możliwości masowych wdrożeń urządzeń.
  • Niski pobór mocy: Lata pracy baterii są możliwe przy wysyłaniu małych, regularnych pakietów danych dzięki minimalnemu poborowi energii w trybach uśpienia.
  • Odporność na zakłócenia: Modulacja widma rozproszonego chirp zapewnia doskonałą odporność na szumy i zakłócenia kanału.
  • Bezpieczna transmisja danych: LoRaWAN definiuje kompleksowe 128-bitowe szyfrowanie AES w celu zapewnienia poufności danych.
  • Niskie koszty modułu: Jako standard sprzętowy produkowany masowo, Moduły LoRa i płytki rozwojowe są dość przystępne, promowanie masowej adopcji.
  • Globalna interoperacyjność sieci: Protokół LoRaWAN zapewnia interoperacyjność infrastruktury i modułów różnych producentów w ramach globalnych wdrożeń

Wady modułu LoRa

Moduły LoRa zapewniają natomiast wyjątkowy zasięg sieci bezprzewodowej i żywotność baterii, mają pewne ograniczenia, w tym:

  • Mniejsza przepustowość danych: Szczytowe szybkości transmisji danych w LoRa są znacznie niższe niż w przypadku Wi-Fi, 4Przepustowość G/5G w zakresie Mbps lub Gbps.
  • Pojemność ograniczona przez bramy: Liczba węzłów końcowych jest ograniczona gęstością i pokryciem bramy LoRa.
  • Zakłócenia na nielicencjonowanych pasmach: Pomimo doskonałej wytrzymałości modulacji LoRa, zakłócenia zewnętrzne mogą ograniczać wydajność.
  • Restrykcyjny cykl pracy: Regulacje związane z pracą na pasmach nielicencjonowanych ograniczają możliwość stałej łączności.

Różnice bpomiędzy LoRa i LoRaWAN

Jeśli chodzi o LoRa i LoRaWAN, LoRa odnosi się do podstawowego protokołu modulacji dalekiego zasięgu, podczas gdy LoRaWAN definiuje warstwy komunikacji sieciowej wyższego poziomu i architekturę systemów:

Warstwa fizyczna LoRa – Warstwa modulacji fizycznej LoRa opracowana przez Semtech umożliwia osiągnięcie dużego zasięgu, bezprzewodowe połączenie RF o małej mocy poprzez kodowanie danych w pakietach widma chirp. Parametry takie jak moc nadawania, szybkość transmisji, numer kanału, Tutaj ustawia się częstotliwość nośną itp.

Warstwa kontroli dostępu do multimediów LoRaWAN – LoRaWAN to otwarty standard definiujący warstwy komunikacji wyższego poziomu, takie jak uwierzytelnianie pomiędzy urządzeniami i bramami, integracja z chmurą, metody komunikacji dwukierunkowej, planowanie szczelin odbiorczych i nie tylko. Bezpieczeństwo jest również gwarantowane dzięki obsłudze kompleksowego szyfrowania AES-128 w celu ochrony danych w sieci bezprzewodowej i za pośrednictwem łączy typu backhaul.

Poprzez prawidłowe wdrożenie LoRaWAN, moduły i bramy mogą współpracować pomiędzy różnymi dostawcami usług sieciowych. Większość dostępnych obecnie modułów jest wyposażona w zintegrowaną obsługę protokołu LoRaWAN w celu zapewnienia łączności z chmurą.

Czynniki wpływające na wybór odpowiedniego modułu LoRa

Ze standaryzacją protokołów poprzez LoRaWAN, moduły różnych producentów są szeroko kompatybilne. jednak, Zrozumienie poniższych czynników pomoże wybrać odpowiedni komponent do Twojego zastosowania:

  • Obsługa pasma częstotliwościT: Dopasowanie odpowiedniego pasma ISM do regionu geograficznego zapewnia zgodność z przepisami. Typowe pasma, które należy wziąć pod uwagę, to 433 MHz(Azja), 868MHz (Europa) i 915 MHz (Ameryka północna).
  • Moc nadawania i czułość odbiornika: Moduły dużej mocy zwiększają zasięg, ale zużywają więcej energii.
  • Zakres temperatury: Moduły przemysłowe obsługują ekstremalne temperatury pomiędzy -40 i +85 °C.
  • Współczynnik kształtu: Miniaturowe moduły SMD umożliwiają osadzanie, a zintegrowane opcje PCB nadają się do prototypowania. Sprawdź rozmiar, opcje anteny, otwory montażowe.
  • Obsługa klasy LoRaWAN (ZA, B lub C):Specyfikacja LoRaWAN definiuje klasy urządzeń końcowych równoważące dwukierunkowość, opóźnienia i żywotność baterii. Na przykład, Klasa A pozwala na maksymalną efektywność energetyczną, podczas gdy klasa C zamienia czas pracy baterii na czas reakcji.
  • Certyfikaty takie jak CE, FCC: Certyfikaty wskazują, że moduły spełniają standardy emisji i odporności wymagane do komercyjnego wdrożenia.

Wybierając MOKOSmart LoRa moduły

Doskonałym źródłem wydajnych i ekonomicznych modułów LoRa jest MOKOSmart. Koncentrujemy się wyłącznie na bezprzewodowych urządzeniach IoT, w tym na urządzeniach komórkowych, Opcje Bluetooth i LoRa. Nasz MKL62 jest wyposażony w chipset SX1262 LoRa firmy Semtech zapewniający niezawodną wydajność RF na wiele kilometrów wraz z obsługą protokołu LoRaWAN. Oferuje rozszerzony zakres temperatur i usługi lokalizacyjne, umożliwiając rozwiązania dla inteligentnego rolnictwa, MKL62 to moduł RF oparty na chipie RF firmy smetech SX1262, inteligentne liczniki, itp. Z możliwością dostosowywania urządzeń IoT w połączeniu z pełnym ekosystemem sprzętu IoT, MOKOSmart jest idealnym dostawcą dla każdego Rozwiązanie oparte na LoRaWAN.

KONTYNUUJ CZYTAJ O LORZE

Scenariusz --
Nick He
Nick He
Nacięcie, doświadczony kierownik projektu w naszym R&Dział D, wnosi do MOKOSMART bogate doświadczenie, wcześniej pełnił funkcję inżyniera projektu w BYD. Jego wiedza na temat R&D wnosi wszechstronne umiejętności do zarządzania projektami IoT. Z solidnym, rozciągającym się tłem 6 lat w zarządzaniu projektami i zdobądź certyfikaty takie jak PMP i CSPM-2, Nick specjalizuje się w koordynowaniu wysiłków w obszarze sprzedaży, Inżynieria, testowanie, i zespoły marketingowe. Projekty urządzeń IoT, w których brał udział, obejmują Beacons, Urządzenia LoRa, bramy, i inteligentne wtyczki.
Nick He
Nick He
Nacięcie, doświadczony kierownik projektu w naszym R&Dział D, wnosi do MOKOSMART bogate doświadczenie, wcześniej pełnił funkcję inżyniera projektu w BYD. Jego wiedza na temat R&D wnosi wszechstronne umiejętności do zarządzania projektami IoT. Z solidnym, rozciągającym się tłem 6 lat w zarządzaniu projektami i zdobądź certyfikaty takie jak PMP i CSPM-2, Nick specjalizuje się w koordynowaniu wysiłków w obszarze sprzedaży, Inżynieria, testowanie, i zespoły marketingowe. Projekty urządzeń IoT, w których brał udział, obejmują Beacons, Urządzenia LoRa, bramy, i inteligentne wtyczki.
Podziel się tym postem
Wzmocnij łączność Potrzebne z MOKOSmart Rozwiązania urządzeń LoT!