Планируете ли вы интеграцию LoRaWAN в ваше решение Интернета вещей?? В сфере быстро развивающихся технологий Интернета вещей, LoRaWAN выделяется как мощный игрок в секторе LPWAN.. Если вы склоняетесь к сетевому решению LoRaWAN для промышленных или корпоративных приложений, углубление в тонкости этого протокола является важным первым шагом. В этой статье, мы обеспечиваем глубокое погружение во все ключевые аспекты технологии LoRaWAN. Присоединяйтесь к нам, когда мы будем разбираться в самом важном, предоставление вам информации для принятия обоснованных решений для ваших предприятий в области Интернета вещей.
Что такое технология LoRaWAN
LoRaWAN означает глобальную сеть дальнего действия.. Это протокол WAN с низким энергопотреблением, предназначенный для беспроводных вещей и активов, работающих от батарей.. Сети LoRaWAN обычно используют нелицензионный спектр, например полосы 433 МГц или 900 МГц, для беспроводного подключения устройств к Интернету на большие расстояния..
Технология основана на физическом уровне, называемом Lora, который использует модуляцию с расширенным спектром чирпа. Этот метод распределяет сигнал по более широкой полосе пропускания., делая его устойчивым к помехам и придавая ему характеристику дальнего действия. Компания Semtech изначально разработала метод модуляции LoRa и поддерживает его..
LoRaWAN добавляет протокол сетевого уровня для обеспечения двусторонней связи между конечными устройствами и шлюзами.. Затем шлюзы подключаются к серверам центральной сети через IP.. Эта архитектура обеспечивает такие функции, как адаптивная скорость передачи данных., адресация устройства, безопасность, роуминг и т. д.. делает возможным крупномасштабное развертывание.
Альянс ЛоРа, является открытой некоммерческой ассоциацией, которая курирует Стандарты ЛоРаВАН и способствует глобальному внедрению. Это закончилось 500 участники по всему миру от производителей устройств, операторы, поставщики решений продвигают развертывание.
Разница между LoRa и LoRaWAN
Проще говоря, LoRa относится только к методу физической модуляции или схеме кодирования сигнала, которая обеспечивает связь на большие расстояния.. Он использует концепцию модуляции с расширенным спектром ЛЧМ и прямой коррекции ошибок для достижения диапазона покрытия более 10 миль в сельской местности и 3 миль в городах.
Протокол LoRaWAN работает поверх модуляции LoRa для управления передачей данных., включить двусторонний обмен и реализовать функции сетевой безопасности. Сюда входят такие возможности, как оптимизация скорости передачи данных., схемы адресации, внедрение шифрования AES-128 и управление обменом данными между устройствами и шлюзами.
Итак, LoRa — это схема модуляции физического уровня, позволяющая передавать сигналы на большие расстояния., в то время как LoRaWAN определяет протокол и стандарты связи. Думайте о LoRa как о шоссе, позволяющем транспортным средствам быстро преодолевать большие расстояния., в то время как LoRaWAN — это дорожные знаки и элементы управления, которые регулируют упорядоченный и безопасный проезд по этой автомагистрали..
Как работает технология LoRaWAN
Архитектура LoRaWAN включает конечные устройства/узлы с датчиками., шлюзы, сетевой сервер, и сервер приложений.
Конечные точки подключаются через каналы LoRa со шлюзами, развернутыми снаружи, например, в зданиях., башни, и т.д. Транспортное соединение интерфейсов шлюзов, например Wi-Fi., Ethernet или сотовая связь. Они могут преодолевать большие расстояния со скоростью передачи данных от 0,3 до 50 кбит/с..
Шлюзы пересылают сообщения от потенциально миллионов устройств обратно на центральный сетевой сервер.. Он управляет важными функциями, такими как безопасность, обращение, профили устройств, правила, адаптация скорости передачи данных и т. д.. Он также дедуплицирует сообщения и контролирует подтвержденную доставку между приложениями и устройствами..
Сетевой сервер передает данные через IP-соединения на сервер приложений.. Здесь находится приложение IoT и бизнес-логика., для декодирования данных датчиков и подключения их к приборным панелям, аналитика, облачные сервисы и т. д..
Классы устройств LoRaWAN A, В, & C
LoRaWAN содержит три разных типа конечных устройств для удовлетворения различных потребностей, возникающих в широком диапазоне приложений.:
Класс А: Самая низкая мощность, и двунаправленное конечное устройство
Это класс по умолчанию, который позволяет конечным точкам передавать восходящий канал в любое время., за которыми следуют два коротких окна приема по нисходящей линии связи. Поскольку связь по восходящей линии связи является асинхронной, а нисходящая линия связи следует за синхронизацией восходящей линии связи., устройства могут спать, продлевая срок службы батареи. Сообщения нисходящей линии связи буферизуются на сервере..
Класс б: Двунаправленное терминальное устройство с детерминированной задержкой нисходящей линии связи.
Устройства класса B открывают дополнительные окна приема через запланированные интервалы времени, синхронизированные с сетью.. Это позволяет снизить задержку нисходящей линии связи за счет более высокого энергопотребления.. Детерминированная задержка программируется 128 секунд, что делает его пригодным для работы от батареи.
Класс С: Минимальная задержка, двунаправленное оконечное оборудование
Опираясь на класс А, Класс C держит приемник открытым постоянно, если не осуществляется передача.. Это позволяет серверу подключаться к сети в любое время с почти нулевой задержкой.. тем не мение, непрерывное прослушивание может потреблять более 50 мВт, поэтому класс C подходит для приложений с питанием от сети. Возможно временное переключение.
Сравнение LoRaWAN и. другие технологии LPWAN
Пространство LPWAN, быстрорастущая часть рынка подключений IoT, включает SigFox, LoRaWAN, NB-IoT, LTE-М, Лаборатории ссылок, и невесомость. Другие протоколы, такие как LTE-CAT M, IEEE P802.11AH, и Dash7 также играют жизненно важную роль в экосистеме LPWAN.. В этой секции, мы в основном углубимся в предыдущие упомянутые технологии.
- LoRaWAN
LoRaWAN, управляется Альянсом LoRa, характеризуется открытым стандартным сетевым уровнем при поддержке разнообразного отраслевого альянса. Работает на чипе LoRa, он превосходен в приложениях только для восходящих каналов благодаря эффективному распределению закодированных пакетов, уменьшение столкновений и помех. Несмотря на открытый стандарт, Зависимость LoRaWAN от чипов Semtech при реализации полного стека добавляет уровень эксклюзивности.
- Сигфокс
Сиг Фокс, французская компания, основанная в г. 2009, отличается расширенным диапазоном, достигаемым за счет медленной скорости модуляции. Как запатентованная технология, SigFox — хороший выбор для приложений, требующих нечастых и небольших пакетов данных., например, умные мусорные баки и датчики парковки.. тем не мение, ограничения возможностей нисходящей линии связи и восприимчивость к помехам сигнала создают проблемы для определенных случаев использования..
- NB-IoT и LTE-M
NB-IoT и LTE-M появляются в пространстве LPWAN, использование стандартного подключения LTE. NB-IoT отличается энергоэффективностью и экономичностью, что делает его идеальным для приложений умного города, в то время как LTE-M предлагает более высокую скорость передачи данных. Выбор между двумя зависит от конкретных приложений.; NB-IoT хорошо подходит для интеллектуальных счетчиков, в то время как LTE-M может быть более выгодным для дронов или транспортных средств.
- Лаборатории ссылок
Link Labs использует чип LoRa, но представляет частный уровень MAC под названием Symphony Link.. Symphony Link добавляет некоторые важные функции подключения через LoRaWAN., включая гарантированные обновления прошивки беспроводной сети, прием сообщений, возможности повторителя, и удаление ограничений динамического диапазона и рабочего цикла.
- Невесомый
Миссия Weightless SIG — стандартизировать технологию LPWAN.. Единственный по-настоящему открытый стандарт, Weightless работает в нелицензированном диапазоне частот ниже 1 ГГц.. 3 версии Weightless можно использовать для разных целей:
Невесомый-w: Используйте пробелы (неиспользуемый местный спектр в лицензированном телевизионном диапазоне)
Невесомый-n: Нелицензированный узкополосный протокол спектра, основанный на технологии NWave.
Невесомый-р: Двусторонний протокол, основанный на технологии Platanus от M2COMM.
Weightless N и P более популярны, поскольку у Weightless W время автономной работы короче..
Преимущества технологии LoRaWAN
Вот некоторые из выдающихся преимуществ, предлагаемых технологией LoRaWAN.:
- Ультранизкая мощность: Устройства LoRaWAN могут работать в режиме пониженного энергопотребления, а срок службы батареи составляет несколько лет..
- Исключительный ассортимент: Дальнее покрытие до 10 миль в сельской местности и 1-3 миль в городских условиях
- Глубокое проникновение в помещении: Сети LoRaWAN могут обеспечить глубокое покрытие внутри помещений, и легко покрывать многоэтажки.
- Бесплатное лицензирование спектра: Технология LoRaWAN работает бесплатно. (нелицензированный) частоты, без дополнительных лицензионных сборов за использование спектра.
- Высокая производительность: Емкость сети для поддержки более миллиона устройств на каждый шлюз.
- Публичное и частное развертывание: Легко развертывать как частные, так и общедоступные сети LoRaWAN с одним и тем же программным и аппаратным обеспечением. (конечные устройства, шлюзы, антенны).
- Сквозная безопасность: Сильный 128 сквозное битовое шифрование AES для надежной безопасности.
- Бюджетный: Очень низкая стоимость устройств и эксплуатации, что делает его идеальным для развертывания крупных устройств.
- Экосистема: LoRaWAN имеет очень большую экосистему производителей устройств., разработчики приложений, поставщики сетевых услуг, и поставщики решений.
Варианты использования технологии LoRaWAN
Вот несколько перспективных категорий вариантов использования, идеально подходящих для LoRaWAN.:
Умные Города & Утилиты
Города могут эффективно подключать гражданскую инфраструктуру, такую как счетчики, Контейнеры для отходов, уличные фонари, мониторы загрязнения. Даже отслеживание транспортных средств и автобусов жизнеспособно, обеспечивая интеллектуальный транспорт.. Для коммунальных предприятий, масштабное интеллектуальное измерение вполне осуществимо в отношении охватывающего газа, счетчики электроэнергии и воды.
Цепочка поставок & Логистика
Логистические компании могут отслеживать местоположение, состояние и движение контейнеров, поддоны на нескольких складах и в пути. Холодовая цепь может обеспечить целостность скоропортящихся продуктов. Портовые операции могут отслеживать краны, автомобили, груз и т. д..
Умное Сельское хозяйство & Сельское хозяйство
Датчики LoRaWAN могут распространяться по фермам, сады и виноградники, мониторинг влажности почвы, окружающая среда урожая, условия хранения круглый год с помощью датчиков аккумуляторной батареи. Также появляются носимые устройства для здоровья животных и определения местоположения..
Управление активами & отслеживание
Ценные активы, такие как оборудование, устройства можно контролировать в разных местах по таким параметрам, как температура, потрясения, движение и т. д.. повышение безопасности, использование и срок службы. Поддоны с меткой LoRaWAN, коробки оптимизируют склады.
Промышленный Интернет вещей & Сенсорный мониторинг
Заводы могут использовать надежные, датчики дальнего действия для отслеживания активов, показатели безопасности и показатели качества продукции на всех этажах без проводов или замены батарей. Даже удаленные объекты, такие как трубопроводы, буровые установки и т. д.. можно измерить.
Smart Healthcare & медицинская
Больницы могут эффективно подключать медицинские устройства и активы, такие как инвалидные коляски, с помощью LoRaWAN для лучшего отслеживания и использования.. Браслеты пациентов во время госпитализации улучшают рабочие процессы, отслеживая движения. Учреждения для престарелых также выигрывают от возможности определения местоположения и обнаружения падения, что повышает безопасность..
Датчики MOKOSmart LoRaWAN для вашего приложения
MOKOSmart предлагает различные датчики с поддержкой LoRaWAN, которые идеально подходят для многих приложений IoT с низким энергопотреблением на большие расстояния.. Некоторые из датчиков MOKOSmart LoRaWAN, которые могут оказаться полезными, включают::
Датчик движения LoRaWAN PIR: Обнаруживает движение и может использоваться для мониторинга присутствия, оповещения о злоумышленниках, триггеры автоматизации, и больше.
LoRaWAN GPS трекер: Отслеживает местоположение активов в режиме реального времени, а также может отслеживать температуру и движение.. Полезно для управления автопарком, отслеживание активов, и предотвращение краж.
Датчик температуры и влажности LoRaWAN: Контролирует температуру и уровень влажности окружающей среды. Отлично подходит для логистики холодовой цепи, Мониторинг ОВКВ, отслеживание единиц хранения, и экологическая аналитика.
Тревожная кнопка LoRaWAN: Кнопка экстренного оповещения, которая может уведомлять персонал о проблемах или активировать системы экстренного реагирования при нажатии..
Датчик парковки LoRaWAN: Обнаруживает присутствие автомобиля на парковочном месте. Включает интеллектуальные приложения для парковки и аналитику.
Смарт-бейдж LoRaWAN: Отслеживает местонахождение персонала в режиме реального времени, а также может действовать как тревожная кнопка для отправки предупреждений.. Отлично подходит для управления персоналом, контроль доступа, и приложения безопасности.
Как начать работу с технологией LoRaWAN
Развернуть Решения LoRaWAN от проверки концепции до крупномасштабного внедрения, основные шаги обычно включают в себя:
- Узнайте, соответствует ли LoRaWAN надежности, дальность действия и срок службы батареи
- Понять варианты покрытия через сети общего пользования, сети сообщества или частные развертывания
- Выберите оборудование, такое как модули LoRa и датчики LoRaWAN.
- Проверьте доступность поставщика услуг локальной сети или разверните собственные шлюзы.
- Подключите оборудование конечного устройства через шлюзы к сетевому серверу LoRaWAN.
- Разработка приложений для устройств и интеграция приложений Интернета вещей с облачными сервисами.
- Тестовое покрытие плюс производительность датчиков в ожидаемых условиях развертывания
Благодаря быстрому расширению покрытия LoRaWAN и возможностей устройств, сейчас прекрасное время для изучения собственных инновационных вариантов использования LoRaWAN..
