Техническая обработка LoRaWAN технологии

Техническая обработка LoRaWAN технологии

Как LoRaWAN Технология работы

Благодаря звездообразной топологии и хитро реализована технология передачи сигнала, Технология LoRaWAN специально разработана для эффективного использования энергии и безопасной сети устройств в сети Интернет вещей. Мы можем объяснить, как эта технология работает.

Интернет вещей налагает много требований к сетевым технологиям, используемым. Что нужно, это архитектура, которая предназначена для тысяч узлов, которые могут быть далеко от населенных пунктов и труднодоступных труднодоступных мест – от датчиков, монитор потока воды и загрязнения в реках и каналов в расходомеры в подвале.

Архитектура также должна надежно поддерживать батарейное питание узлов датчиков, а упрощает установку и обслуживание. Это говорит о работе радио. Сетевые технологии должны учитывать жесткие требования к потребляемой мощности для конечных узлов, многие из которых будут работать от одной батареи в течение десятилетий. Высокий уровень безопасности имеет важное значение для предотвращения перехвата и предотвратить хакеров.

Конструкция такой сетевой технологии начинается на физическом уровне. Подобно ряд других протоколов радиосвязи, которые используются для приложений ИТНЫ, Технология LoRaWAN использует модуляцию с расширенным спектром. Существенное различие между LoRaWAN и другими протоколами является использование адаптивной методики на основе ЛЧМ сигналов – а не на обычном DSSS (прямой последовательности передачи сигналов с расширенным спектром). Этот подход предлагает компромисс между чувствительностью приема и максимальной скоростью передачи данных, который поддерживает эту адаптацию узел к узлу, благодаря конфигурации модуляции.

С DSSS, фаза несущей динамически сдвигается в соответствии с кодовой последовательностью расчетном. Ряд последовательных кодов применяются для каждого бита, подлежащего передаче. Эта последовательность фазовых сдвигов для каждого бита вырабатывает сигнал, который изменяется гораздо быстрее, чем носитель, Таким образом, распространение данных в широком частотном диапазоне. Чем выше число кодовых импульсов (чипсы) на бит, тем выше коэффициент рассы. Такой разброс делает сигнал менее восприимчив к помехам, но уменьшает эффективную скорость передачи данных и увеличивает потребление энергии на бит, передаваемое. Поскольку передатчик более устойчив к помехам, это может снизить общий уровень мощности. DSSS, следовательно, предлагает снизить потребление энергии с той же скоростью битовых ошибок. DSSS вызывает электроэнергию и инвестиционные затраты, что ограничивает применение в узлах ИТНЫ.

Точная опорная частота, имеет важное значение для технологии LoRaWAN

Для того, чтобы гарантировать, что приемник может обрабатывать входящие чипы кода и преобразовывать поток данных обратно в, DSSS опирается на точную опорного тактового сигнала на печатной плате. Такие источники синхронизации довольно дороги и повышение точности тактирования также увеличивает потребление энергии. CSS технологии, используемые технологии LoRaWAN (ЛЧМ с расширенным спектром) может быть реализовано более рентабельно, поскольку он не зависит от точного источника тактового сигнала. Сигнал ЛЧМ представляет собой сигнал, частота которого изменяется с течением времени.
Отправить отзыв
история
Сохраненный
сообщество

В случае технологической сети LoRaWAN, частота сигнала увеличивается по длине кодовых чипов соответствующего бита данных группы. Для повышения надежности, LoRaWAN добавляет информацию о коррекции ошибок в поток данных. В дополнение к иммунитету систем с расширенным спектром, CSS предлагает высокий уровень иммунитета к искажению многолучевого и выцветанию, который является проблематичным в городской среде – так же, как доплеровские сдвиги: наложения изменения частоты. Технология CSS является более надежным, так как доплеровские сдвиги вызывают лишь небольшое изменение временной оси сигнала основной полосы частот.

Более диапазон или выше скорость передачи данных,

Как DSSS, LORA может варьировать число кодовых чипов на бит. Стандарт определяет шесть различных факторов рассеяния (SF). При более высокой SF, диапазон сети может быть увеличена – но с большей производительностью на бит и более низкой общей скоростью передачи данных,. С SF7, скорость передачи данных максимум примерно 5.4 кбит / s и сигнал можно считать достаточно сильным на расстоянии 2 км – хотя это расстояние зависит от рельефа местности. С SF10, по оценкам увеличение дальности до 8 км со скоростью передачи данных чуть меньше, чем 1 кбит / s. Это самый высокий SF в восходящей линии связи: передача от узла к базовой станции. Нисходящей можно использовать два еще больший SF. ГЛС ортогональны. Это позволяет различным узлам использовать различные конфигурации каналов, не оказывая влияния друг на друга. В дополнение к физическому уровню, который подготавливает данные для CSS модуляции и передачи, LoRaWAN определяет два логических уровней, которые соответствуют уровням 2 а также 3 слоистой модели OSI сети (Взаимодействие открытых систем).

• Уровень 2 это уровень данных соединение LORA. Он предлагает фундаментальную защиту целостности сообщений, основанную на циклических проверок избыточности. LoRaWAN устанавливает основные коммуникации точка-точка.
• Уровень 3 добавлена ​​функция сетевого протокола. Предложения протокола LoRaWAN узлов возможности сигнализировать друг с другом или для передачи данных в облако через Интернет – с использованием концентратора или шлюза.

Технология LoRaWAN использует топологию звезды: Все листовые узлы взаимодействуют через наиболее подходящий шлюз. Шлюзы взять на себя маршрутизацию и, если более чем один шлюз находится в пределах диапазона от листового узла и локальная сеть перегружена, может перенаправить сообщение на альтернативный. Некоторые протоколы используют ИТНА сетку сетей, чтобы увеличить максимальное расстояние узла листа от шлюза. Следствие этого является более высокой потребностью в энергии из узлов для пересылки сообщений и из шлюзов, а также для непредсказуемого укорочения жизни батареи.

Архитектура гарантирует LoRaWAN, что батарея каждого узла IoT может иметь размеры соответственно и предсказуемо для применения. Шлюз действует в качестве моста между простыми протоколами, которые лучше подходят для узлов листовых ресурсов ограничено, и интернет-протокол (IP), которая используется для предоставления услуг КАТО. Технология LoRaWAN также учитывает различные функции и профили энергии конечных устройств путем поддержки три различных классов доступа. Все устройства должны иметь возможность поддержки класса А. Это самый простой способ, который помогает жизнь разворачивания батареи. Этот класс использует широко используемый протокол Алоха.

предотвращение автоматического столкновения интегрированный

Устройство может отправить сообщение восходящей линии связи со шлюзом в любое время: Протокол имеет встроенный во избежание столкновений, когда два или более устройств пытаются отправить в то же время. После того, как передача завершена, Конечный узел ожидает сообщений нисходящей линии связи, который должен поступать в течение одного из двух доступных временных интервалов. После того, как будет получен ответ, конечный узел может пойти спать, которая максимизирует срок службы батареи.

A LoRaWAN шлюз не может активировать конечный класс А узел, если он находится в состоянии ожидания. Он должен проснуться сам. Это связано с местными таймеров или активации событий контролируемой, который инициируется событием на локальном входе датчика. Приводы, такие как клапаны в системе управления жидкости должны иметь возможность получать команды, посылаемые сетевым приложением – даже если они не имеют локальных данных для обработки и передачи. Эти устройства используют режимы класса B или C.

С класса B, каждое устройство присваивается окно времени, в течение которого он должен активировать его получатель для того, чтобы искать сообщения по нисходящей линии связи. Узел может оставаться в режиме ожидания между этими временными окнами. Uplink сообщение может быть отправлено, если устройство не дожидаясь сообщения нисходящей линии связи. Класс B используется, когда задержка до нескольких минут может быть допущена. Класс C поддерживает значительно снизить задержки времени для сообщений по нисходящей линии связи, так как передние приемника конец остается почти постоянно активны. Устройство класса C не в режиме приема, только если он посылает свои собственные сообщения восходящей линии связи. Этот класс используется сетевыми питанием конечных узлов.

Непрерывное шифрование передаваемых данных пользователя

В отличие от других протоколов, предложенных для IoT, LoRaWAN предложения впритык шифрование данных приложения – вплоть до облачных серверов, которые используются для управления и предоставления услуг. В дополнение к шифрованию от конца до конца, LoRaWAN технология гарантирует, что каждое устройство, подключенное к сети, имеет необходимые учетные данные и позволяет ВГД узлов проверки, являются ли они не подключением к шлюзу с ложной идентичностью. Для того, чтобы обеспечить необходимый уровень аутентификации, каждое устройство LoRaWAN программируется в процессе производства с уникальным ключом, который упоминается в протоколе в качестве AppKey.

Устройство также имеет уникальный идентификатор всемирный. Для того, чтобы сделать его проще для устройств для определения их соединений шлюза, каждая сеть имеет свой собственный идентификатор в списке управляемого Lora Alliance. Компьютеры, которые определены как присоединиться к серверам используются для аутентификации AppKey любого устройства, которое хочет присоединиться к сети. После того как сервер присоединиться к аутентифицировалась в AppKey, он создает пару ключей сессии, которые используются для последующих операций. NwkSKey используется для шифрования сообщений, которые используются для изменения управления на уровне сети, например. настроить устройство на определенном шлюзе. Второй ключ (AppSKey) шифрует все данные на уровне приложений. Такое разделение гарантирует, что сообщения пользователя не могут быть перехвачены и расшифрованы оператором третьей сети.

Другой уровень безопасности достигается за счет использования надежных счетчиков, которые интегрированы в протокол сообщений. Эта функция предотвращает атаку пакетов воспроизведения, в которых хакер перехватывает пакеты и манипулируют ими перед подачей их обратно в поток данных. Все механизмы безопасности реализованы с помощью шифрования AES, которое было доказано, чтобы гарантировать высокий уровень безопасности. Благодаря своей общенациональной поставки, энергоэффективность и безопасность, Технология LoRaWAN подходит для многих приложений в качестве протокола для создания сетей ИТНА.