Что такое технология LoRa

LoRa Technology

Что Lora?

Технология LoRa - это своего рода новый беспроводной протокол, разработанный специально для подключения на большие расстояния и связи с низким энергопотреблением.. LoRa расшифровывается как Long Range Radio и в основном нацелено на Интернет вещей. (IoT) и сети M2M. Эта технология позволит мультитенантным или общедоступным сетям подключать несколько приложений, работающих в одной сети..

LoRa Alliance был разработан для нормализации LPWAN (Глобальные сети с низким энергопотреблением) для Интернета вещей. Технология LoRa и открытый протокол Lora WAN позволяют создавать интеллектуальные приложения Интернета вещей, которые решают некоторые из самых серьезных проблем, стоящих перед нашей планетой.: сокращение природных ресурсов, контроль загрязнения, предотвращение стихийных бедствий, управление энергией, эффективность инфраструктуры, и больше.

Каждый отдельный шлюз LoRa может обрабатывать до миллионов узлов.. Сигналы могут распространяться на значительное расстояние, Это означает, что требуется меньше структуры, сделать построение сети быстрее и дешевле в реализации.

LoRa также имеет алгоритм адаптивной скорости передачи данных, который помогает наилучшим образом использовать емкость сети узлов и время автономной работы.. Протокол LoRa включает несколько различных уровней, включая уровень приложений и устройств для безопасной связи., шифрование в сети.

Сетевая архитектура LoRa

Сеть LoRa состоит из нескольких элементов:

  • Конечные точки

Конечные точки - это элементы сети LoRa, где осуществляется контроль или зондирование.. Обычно они расположены удаленно.

  • LoRa шлюз

Шлюз получает инфраструктуры от конечных точек LoRa, а затем передает их в систему обратного рейса.. Эта часть сети LoRa может быть сотовой, Ethernet или любой другой канал связи беспроводной или проводной. Шлюзы подключаются к сетевому серверу с использованием типичных IP-соединений.. Таким образом, данные используют типичный протокол, но могут быть подключены к любой телекоммуникационной сети., будь то частный или публичный. Ввиду схожести LoRa сети с сотовой, Шлюзы LoRaWAN часто могут быть совмещены с базовой станцией сотовой связи.. В этом случае, они могут использовать дополнительную емкость в транспортной сети.

  • Сетевой сервер LoRa

Сетевой сервер LoRa успешно работает в сети и в рамках своей функции, он действует для удаления повторяющихся пакетов, адаптирует скорость передачи данных и планирует подтверждение. В оценке того, как его можно развернуть и подключить, упрощает развертывание сети LoRa.

  • Удаленный компьютер

затем, удаленный компьютер может управлять действиями конечных точек или собирать данные с конечных точек – сеть LoRa почти прозрачна.

С точки зрения аутентичной архитектуры сети LoRa, узлы обычно имеют звездообразную топологию со шлюзами, образующими прозрачный мост. Эти ретрансляторы сообщений между центральным сетевым сервером и конечными устройствами в бэкэнде..

Связь с узлами конечных точек обычно двунаправленная., но также можно поддерживать многоадресную рассылку, и это полезно для таких функций, как подобные или другие сообщения массового распространения или обновления программного обеспечения.

Основы технологии LoRa

Есть несколько ключевых элементов технологии LoRa. Некоторые из его ключевых функций включают следующие:

  • До миллионов узлов
  • Длительное время автономной работы; в запасе на десять лет
  • Большой диапазон; 15-20 км.

В технологии LoRa есть различные элементы, которые обеспечивают общую связь и функциональность..

Стек протоколов LoRa: LoRa Alliance также определил стек открытых протоколов. Создание этого стека с открытым исходным кодом позволило концепции LoRa подняться из-за всех типов компаний, участвующих в разработке LoRa., развертывание и использование смогли объединиться, чтобы создать недорогое и простое в использовании решение для подключения всех видов подключенных устройств IoT.

Дизайн сети LoRa: (LoRaWAN): Помимо радиочастотных элементов беспроводной системы LoRa, есть некоторые другие элементы сетевой архитектуры, включая наличие общей архитектуры системы, Сервер, транспортная сеть и прикладные компьютеры. Общая архитектура часто упоминается как LoRaWAN..

LoRa PHY / RF интерфейс: Физический уровень LoRa или PHY является ключом к работе системы.. Он управляет аспектами радиочастотного сигнала, который передается между узлами или конечными точками., т.е.. Шлюз LoRa и датчики - это то место, где принимаются сигналы. Физический уровень или радиоинтерфейс управляет аспектами сигнала, включая формат модуляции., уровни мощности, частоты, сигнализация между передающим и принимающим элементами, и другие связанные темы.

Особенности протокола LoRa

В следующей таблице показаны некоторые ключевые особенности протокола LoRa, такие как модуляция., емкость и диапазон.

Технические характеристикиОсобенности LoRa
Ассортимент2-5Км городской (1.24-3.1 меня),
15Км пригородный (9.3 меня)
ЧастотаISM 868/915 МГц
СтандартIEEE 802.15.4g
модуляцияТип модуляции с расширенным спектром на основе разных ЧМ-импульсов.
ВместимостьОдин шлюз LoRa занимает тысячи узлов
АккумуляторДлительное время автономной работы
Физический уровень LoRaЧастота, мощность, модуляция и передача сигналов между узлами и шлюзами

Безопасность сети LoRa

LoRa technology recurity

Проблема сетевой безопасности постепенно становится актуальной. Таким образом, сети LoRa требуют высокого уровня безопасности для предотвращения проблем с любыми системами..

Для достижения необходимого уровня безопасности для сетей LoRa, было использовано несколько уровней шифрования:

  • Ключ для конкретного устройства (EUI128).
  • Уникальный сетевой ключ (EUI64) гарантирует безопасность на сетевом уровне.
  • Уникальный ключ приложения (EUI64) сертифицировать сквозную безопасность.

Использование этих уровней шифрования гарантирует, что сеть LoRa остается достаточно безопасной..

Приложения LoRa

Беспроводная технология LoRa предпочтительно предназначена для использования в различных приложениях..

Возможности большого радиуса действия и малой мощности означают, что конечные точки могут быть развернуты в самых разных местах., снаружи и внутри зданий и по-прежнему иметь возможность общаться со шлюзом.

Поскольку система проста в развертывании и может использоваться для большого количества IoT, Интернет Вещи, и машина к машине, Приложения, M2M.

Приложения для беспроводной технологии LoRa включают отслеживание запасов, умный учет, данные торгового автомата и мониторинг; служебные приложения; автомобильная промышленность, и т.д. по факту, везде, где может потребоваться контроль и отчетность.

Технология LoRa в основном привлекательна для многих приложений из-за ее дальности действия.. Покрытие легко обеспечить, и новые узлы можно легко подключить и активировать.

LoRa устройства

Пикосоты & Шлюзы: Датчики захватывают, а затем передают данные на шлюзы на близкие и дальние расстояния., открытый и закрытый, с самым низким энергопотреблением

Трансиверы & Конечные узлы: Приемопередатчики, сконфигурированные с использованием технологии LoRa, закрепляются в сенсорных устройствах или конечных узлах., разработан для сборки промышленных приложений.

LoRa модуляция:

LoRa Technology - это беспроводная модуляция или физическая (PHY) силиконовый слой, used to create the long-range communicatio­n link.

Физический уровень LoRa использует форму модуляции с расширенным спектром. Система модуляции LoRa использует широкополосные линейные импульсы с частотным регулированием.. Уровень увеличения или уменьшения частоты с течением времени используется для кодирования передаваемых данных., Такие как; форма модуляции щебета.

Этот тип модуляции позволяет беспроводным системам LoRa демодулировать сигналы, которые на 20 дБ ниже минимального уровня шума, когда демодуляция сочетается с исправлением ошибок пересылки., FEC. По сравнению с традиционной системой FSK; бюджет канала для системы LoRa может обеспечить улучшение более чем на 25 дБ.

В результате того, что передача распространяется псевдослучайным образом, пользователям, не являющимся пользователями Lora, может быть трудно обнаружить, и он выглядит как шум. Это может поддержать безопасность системы..

Еще одно преимущество системы состоит в том, что модуляция ЛЧМ и система, В основном, устойчив к частотным сдвигам и, как результат, можно использовать базовый кварцевый генератор с 20-30 принятие ppm, а не температурный осциллятор, TCXO. Это может обеспечить значительную экономию затрат на электронные схемы узла..

LoRaWAN:

Между тем, LoRa описывает нижний физический уровень, верхние сетевые слои отсутствовали. LoRaWAN - один из многочисленных протоколов, которые были разработаны для описания верхних уровней сети.. LoRaWAN - это облачный контроль доступа к медиа (MAC) протокол уровня, но действует в основном как протокол сетевого уровня для управления связью между оконечными устройствами и шлюзами LPWAN, как протокол управления, поддерживается LoRa Alliance. Версия спецификации LoRaWAN 1.0 был выпущен в июне 2015.

LoRaWAN определяет системную архитектуру и протокол связи для сети, в то время как физический уровень LoRa позволяет канал связи на большие расстояния. LoRaWAN также отвечает за управление скоростью передачи данных., мощность для всех устройств и частот связи. Устройства в сети передают данные всякий раз, когда у них есть данные для отправки. Данные, передаваемые устройством конечного узла, принимаются несколькими шлюзами., которые пересылают пакеты данных на центральный сетевой сервер. Сервер фильтрует дублирующие пакеты, выполняет проверки безопасности, и управляет сетью. Затем данные передаются на серверы приложений.. Технология показывает высокую стабильность при умеренной нагрузке.; тем не мение, у него есть некоторые проблемы с производительностью, связанные с отправкой подтверждений

Лора Альянс

Как и во многих других системах, была создана отраслевая организация для разработки и продвижения беспроводной системы LoRa в отрасли под названием LoRa Alliance.. Он был запущен в марте 2015. Как утверждает Альянс, он был создан, чтобы обеспечить открытый глобальный стандарт для безопасного, IoT LPWAN операторского уровня.

Хотя LoRa в основном была разработана Semtech, открытие стандарта позволило принять его широкому кругу компаний, тем самым расширяя экосистему и получая значительно большее участие, более широкий ассортимент продуктов и общее увеличение использования и признания.

В состав учредителей LoRa Alliance входят Actility, Cisco, Eolane, IBM, Kerlink, IMST, MultiTech, Sagemcom, Semtech, и технология микрочипов, а также ведущие операторы связи: Bouygues Telecom, КПН, SingTel, Проксимус, Swisscom, и FastNet (часть Telkom South Africa).