โมดูล LoRa คืออะไร & ฮาร์ดแวร์ IoT ทำงานอย่างไร

สารบัญ

ในขณะที่โลกของเราถูกปกคลุมไปด้วยอุปกรณ์และเซ็นเซอร์ที่เชื่อมต่ออยู่, ความท้าทายที่ยังคงมีอยู่ประการหนึ่งทำให้การนำไปปฏิบัติบีบคอ – การเชื่อมต่อไร้สายที่เชื่อถือได้บนพื้นที่อันกว้างใหญ่. ในขณะที่เทคโนโลยีอย่าง WiFi และ Bluetooth ช่วยดูแลบ้านอัจฉริยะ, ช่วงของพวกมันจำกัดการใช้งานข้ามโครงสร้างพื้นฐานที่แผ่ขยายออกไป, ฟาร์มหรือโลจิสติกส์แบบกระจาย. เข้าสู่ระยะไกล (LoRa) ไร้สาย – เทคโนโลยีที่เป็นนวัตกรรมช่วยให้อุปกรณ์ขนาดเล็กที่ใช้พลังงานจากแบตเตอรี่สามารถส่งข้อมูลเป็นระยะทางหลายไมล์ไปยังเกตเวย์ที่แพร่หลายซึ่งเชื่อมต่อกับระบบคลาวด์. สิ่งนี้เปิดใช้งานโดยโมดูล LoRa, ส่วนประกอบฮาร์ดแวร์ขนาดเท่าแสตมป์ที่มีตัวรับส่งสัญญาณ, เสาอากาศและไมโครคอนโทรลเลอร์ที่จำเป็นสำหรับการสื่อสาร LoRa. มาเริ่มเปิดเผยความมหัศจรรย์ไร้สายที่เป็นเทคโนโลยีโมดูล LoRa กันดีกว่า!

ก.คืออะไร LoRa ประเทศ

โมดูล LoRa ประกอบด้วยชิปตัวรับส่งสัญญาณ LoRa และไมโครคอนโทรลเลอร์, ให้องค์ประกอบทั้งหมดที่จำเป็นสำหรับการสื่อสารระยะไกล. มันทำหน้าที่เป็นส่วนประกอบสำคัญในการเชื่อมต่อเซ็นเซอร์, แอคชูเอเตอร์และอุปกรณ์ IoT edge ทุกประเภทผ่านเครือข่าย LoRa. โมดูล LoRa ช่วยให้อุปกรณ์เชื่อมต่อกับเครือข่าย LoRaWAN เพื่อส่งและรับข้อมูลในระยะทางไกล.

โมดูล LoRa มีจำหน่ายในรูปแบบส่วนประกอบสแตนด์อโลนสำเร็จรูปหรือรวมอยู่ในบอร์ดพัฒนาและเซ็นเซอร์. อินเทอร์เฟซทั่วไป ได้แก่ UART, SPI และ I2C สำหรับการเชื่อมต่อกับไมโครคอนโทรลเลอร์ภายนอก. หรือเซ็นเซอร์ออนบอร์ด. เนื่องจาก LoRaWAN ได้รับความนิยมสำหรับแอปพลิเคชัน LPWAN, ระบบนิเวศของโมดูล LoRa ราคาไม่แพงได้เติบโตขึ้นอย่างมาก.

โมดูล LoRa ทำงานอย่างไร

โมดูล LoRa ช่วยให้สามารถสื่อสารไร้สายได้ระยะทางหลายไมล์โดยใช้วิธีการมอดูเลตสเปกตรัมที่ได้รับการจดสิทธิบัตรซึ่งพัฒนาโดย Semtech ที่เรียกว่า LoRa. ใช้รูปแบบของการปรับสเปกตรัมที่เรียกว่า Chirp Spread Spectrum (CSS) ซึ่งมีความถี่เพิ่มขึ้นหรือลดลงเมื่อเวลาผ่านไปตลอดแบนด์วิธของช่องสัญญาณ. ซึ่งช่วยให้สามารถกู้คืนสัญญาณได้ต่ำกว่าพื้นเสียงรบกวน ทำให้มีช่วงการสื่อสารที่ยาวนานและมีความยืดหยุ่น. การปรับ LoRa จะแลกอัตราข้อมูลดิบกับความไว, ภูมิคุ้มกันและระยะการรบกวน.

ในแง่ง่ายๆ, โมดูล LoRa รับข้อมูลอินพุต, เข้ารหัสผ่านการมอดูเลตที่ซับซ้อน, และส่งสัญญาณวิทยุที่สามารถเดินทางได้หลายไมล์ด้วยระดับพลังงานต่ำ. สัญญาณนี้ได้รับการดีมอดูเลตโดยอุปกรณ์เกตเวย์ LoRa ที่เชื่อมต่อกับอินเทอร์เน็ตผ่านมือถือ, ดาวเทียม, WiFi หรืออีเทอร์เน็ต. จากนั้นเกตเวย์จะส่งต่อข้อมูลไปยังเซิร์ฟเวอร์เครือข่ายส่วนกลางเพื่อการประมวลผลและการวิเคราะห์. การสื่อสารเกิดขึ้นในลักษณะสองทิศทาง – อุปกรณ์ปลายทางจะส่งข้อมูลอัปลิงค์ไปยังเซิร์ฟเวอร์เมื่อจำเป็น. เซิร์ฟเวอร์ยังสามารถส่งข้อความดาวน์ลิงก์ไปยังโหนดปลายทางผ่านเกตเวย์ได้.

สถาปัตยกรรมการทำงานของโมดูล LoRa

ยอดนิยมการใช้งาน LoRa อดูล

อายุแบตเตอรี่ยาวนาน, ช่วงและความทนทานของเครือข่าย LoRa เหมาะอย่างยิ่งสำหรับการเชื่อมต่อเซ็นเซอร์ที่มีแบนด์วิธต่ำ และช่วยให้สามารถอัปลิงค์การวัดเป็นระยะเป็นเวลาหลายปีโดยไม่ต้องชาร์จ. ดังนั้น, โมดูล LoRa ได้รับการนำไปใช้อย่างสูงในแอปพลิเคชัน IoT เชิงอุตสาหกรรมจำนวนมาก รวมถึง:

สมาร์ทเกษตร

โมดูล LoRa ช่วยให้สามารถติดตามสภาพอากาศขนาดเล็กทั่วพืชผลผ่านเซ็นเซอร์ดิน, ช่วยให้การรดน้ำที่แม่นยำและการบำบัดทางเคมีปรับให้เหมาะกับสภาพในแต่ละภูมิภาคของฟาร์ม. เครื่องมือติดตามตำแหน่งยังสามารถติดตามการใช้สินทรัพย์ได้ ในขณะที่เซ็นเซอร์อุปกรณ์ชลประทานจะคอยดูการรั่วไหลหรือการทำงานผิดปกติ.

เมืองอัจฉริยะ

โมดูล LoRa เชื่อมต่อโครงสร้างพื้นฐานของเมืองเพื่อการตรวจสอบและควบคุมระยะไกล. การใช้งานได้แก่การอ่านน้ำ, มิเตอร์แก๊สและไฟฟ้า, การตรวจสอบไฟถนนและการไหลของการจราจร, ติดตามยานพาหนะขนส่งสาธารณะ, สถานะถังขยะแบบเรียลไทม์, เครื่องตรวจจับการรั่วไหลทั่วทั้งระบบจ่ายน้ำ ฯลฯ.

การตรวจสอบอุตสาหกรรม

โรงงานต่างๆ ได้รับประโยชน์จาก LoRa สำหรับการตรวจสอบทรัพย์สิน เช่น สถานะการติดตามและตำแหน่งของพาเลทหรือคอนเทนเนอร์, การตรวจสอบอุณหภูมิของอาหารที่เน่าเสียง่าย, การตรวจจับการรั่วไหล, ฯลฯ. ไซต์การขุดยังใช้เครือข่าย LoRa สำหรับการตรวจสอบการระบายอากาศ, ติดตามยานพาหนะ ฯลฯ.

การตรวจสอบด้านสิ่งแวดล้อม

รัฐบาลปรับใช้เครือข่าย LoRa พร้อมเซ็นเซอร์สิ่งแวดล้อมทั่วทั้งป่า, แม่น้ำและแหล่งที่อยู่อาศัยที่ใกล้สูญพันธุ์เพื่อตรวจจับกิจกรรมที่ผิดกฎหมายและป้อนข้อมูลกลับในโครงการฟื้นฟู. เซ็นเซอร์ที่มีอายุการใช้งานยาวนานเหล่านี้จะสร้างเว็บรวบรวมข้อมูล IoT เพื่อรวบรวมตัวบ่งชี้สำคัญ เช่น ความชื้นในดิน, ความชื้น, คุณภาพน้ำและอื่น ๆ.

ห่วงโซ่อุปทาน / โลจิสติกส์

เครื่องมือติดตามสินทรัพย์ LoRa และเครื่องมือตรวจสอบสภาพช่วยให้มองเห็นและป้องกันการสูญเสียตลอดห่วงโซ่อุปทาน. บริษัทต่างๆ ติดตามพาเลทจากคลังสินค้าไปยังลูกค้า, ตรวจสอบยาและอาหารเพื่อหาค่าเบี่ยงเบนไปจากระดับอุณหภูมิ/ความชื้นที่ปลอดภัย, รับประกันความสมบูรณ์ของสินค้าที่ผลิตมูลค่าสูงระหว่างการขนส่งและอื่นๆ.

ข้อดี และข้อเสีย ของโลรา ประเทศ

โมดูล LoRa ให้ประโยชน์ที่สำคัญในแง่ของการเชื่อมต่อระยะไกลและการทำงานที่ใช้พลังงานต่ำ ซึ่งทำให้มีประโยชน์อย่างมากสำหรับแอปพลิเคชัน IoT มากมาย. อย่างไรก็ตาม, เช่นเดียวกับเทคโนโลยีใดๆ, นอกจากนี้ยังมีข้อเสียบางประการที่ควรพิจารณา ขึ้นอยู่กับกรณีการใช้งานที่แตกต่างกัน.

ข้อดีและข้อเสียของโมดูล LoRa

ข้อดีของโมดูล LoRa

เรามาสำรวจข้อได้เปรียบที่สำคัญที่ขับเคลื่อนการนำมาตรฐานไร้สายระยะไกลนี้ไปใช้กัน:

  • การสื่อสารระยะไกล: จนถึง 5 ระยะกิโลเมตรในเขตเมืองขึ้นไป 15 กม. ในพื้นที่ชนบทหรือมากกว่านั้นด้วยตำแหน่งแนวสายตาที่เหมาะสมที่สุด. เกตเวย์ LoRa จำนวนเล็กน้อยให้การครอบคลุมที่กว้างขวาง.
  • ความจุเครือข่ายที่ยอดเยี่ยม, หลายพันโหนดต่อเกตเวย์: การใช้ช่องทางที่แตกต่างกันและปัจจัยการแพร่กระจายช่วยลดการชนกัน. เกตเวย์ LoRa เดียวสามารถรองรับอุปกรณ์ปลายทางได้หลายพันเครื่องพร้อมกัน – รับประกันความสามารถในการปรับใช้อุปกรณ์จำนวนมหาศาล.
  • การใช้พลังงานต่ำ: อายุการใช้งานแบตเตอรี่นานหลายปีสามารถส่งแพ็กเก็ตข้อมูลปกติขนาดเล็กได้ เนื่องจากใช้พลังงานน้อยที่สุดในโหมดสลีป.
  • ความต้านทานต่อการรบกวน: การปรับสเปกตรัมการแพร่กระจายของเสียงร้องให้ความยืดหยุ่นที่ดีเยี่ยมต่อสัญญาณรบกวนและการรบกวนของช่องสัญญาณ.
  • การส่งข้อมูลที่ปลอดภัย: LoRaWAN กำหนดการเข้ารหัส AES-128 บิตแบบ end-to-end สำหรับการรักษาความลับของข้อมูล.
  • ต้นทุนโมดูลต่ำ: เป็นมาตรฐานฮาร์ดแวร์ที่ผลิตในปริมาณมาก, โมดูล LoRa และบอร์ดพัฒนามีราคาไม่แพงนัก, การส่งเสริมการรับเลี้ยงบุตรบุญธรรมจำนวนมาก.
  • การทำงานร่วมกันของเครือข่ายทั่วโลก: โปรโตคอล LoRaWAN ช่วยให้มั่นใจในการทำงานร่วมกันระหว่างโครงสร้างพื้นฐานและโมดูลโดยผู้ผลิตหลายรายในการปรับใช้ทั่วโลก

ข้อเสียของโมดูล LoRa

ในขณะที่โมดูล LoRa ให้ช่วงสัญญาณไร้สายและอายุการใช้งานแบตเตอรี่ที่โดดเด่น, พวกเขามีข้อ จำกัด บางประการรวมถึง:

  • แบนด์วิธข้อมูลต่ำกว่า: อัตราข้อมูลสูงสุดของ LoRa นั้นต่ำกว่า WiFi มาก, 4แบนด์วิดท์ G/5G ในช่วง Mbps หรือ Gbps.
  • ความจุจำกัดโดยเกตเวย์: จำนวนโหนดปลายทางถูกจำกัดโดยความหนาแน่นและความครอบคลุมของเกตเวย์ LoRa.
  • การรบกวนวงดนตรีที่ไม่มีใบอนุญาต: แม้จะมีความแข็งแกร่งที่ยอดเยี่ยมของการปรับ LoRa, การรบกวนจากภายนอกสามารถจำกัดประสิทธิภาพได้.
  • รอบการทำงานที่จำกัด: กฎระเบียบที่เกี่ยวข้องกับการดำเนินการบนคลื่นความถี่ที่ไม่มีใบอนุญาตจะจำกัดความสามารถในการเชื่อมต่อที่เปิดตลอดเวลา.

ความแตกต่าง NSระหว่าง LoRa และ LoRaWAN

เมื่อถึงเวลา LoRa และ LoRaWAN, LoRa อ้างอิงถึงโปรโตคอลการปรับระยะไกลที่ซ่อนอยู่ ในขณะที่ LoRaWAN กำหนดเลเยอร์การสื่อสารเครือข่ายระดับที่สูงกว่าและสถาปัตยกรรมระบบ:

ชั้นกายภาพ LoRa – เลเยอร์การปรับทางกายภาพของ LoRa ที่พัฒนาโดย Semtech ช่วยให้สามารถใช้งานระยะไกลได้, การเชื่อมต่อ RF ไร้สายพลังงานต่ำโดยการเข้ารหัสข้อมูลลงในแพ็กเก็ตสเปกตรัมกระจายเสียงร้องเจี๊ยก ๆ. พารามิเตอร์เช่นกำลังส่ง, อัตราบิต, หมายเลขช่อง, ความถี่ของผู้ให้บริการ ฯลฯ ถูกตั้งค่าไว้ที่นี่.

เลเยอร์ควบคุมการเข้าถึงสื่อ LoRaWAN – LoRaWAN เป็นมาตรฐานเปิดที่กำหนดเลเยอร์การสื่อสารระดับสูงกว่า เช่น การตรวจสอบสิทธิ์ระหว่างอุปกรณ์และเกตเวย์, บูรณาการระบบคลาวด์, วิธีการสื่อสารแบบสองทิศทาง, การกำหนดเวลาช่องรับและอื่น ๆ. รับประกันความปลอดภัยด้วยการสนับสนุนการเข้ารหัส AES-128 แบบ end-to-end เพื่อปกป้องข้อมูลทางอากาศและผ่านลิงก์ backhaul.

โดยการนำ LoRaWAN ไปใช้อย่างถูกต้อง, โมดูลและเกตเวย์สามารถทำงานร่วมกันระหว่างผู้ให้บริการเครือข่ายต่างๆ. โมดูลส่วนใหญ่ที่มีอยู่ในปัจจุบันมาพร้อมกับการรองรับโปรโตคอล LoRaWAN ในตัวสำหรับการเชื่อมต่อระบบคลาวด์.

ปัจจัยในการเลือกโมดูล LoRa ที่เหมาะสม

ด้วยมาตรฐานโปรโตคอลผ่าน LoRaWAN, โมดูลจากผู้ผลิตหลายรายสามารถใช้งานร่วมกันได้อย่างกว้างขวาง. อย่างไรก็ตาม, การทำความเข้าใจปัจจัยด้านล่างจะช่วยเลือกส่วนประกอบที่เหมาะสมสำหรับการใช้งานของคุณ:

  • การสนับสนุนย่านความถี่ที: การจับคู่แถบ ISM ที่เหมาะสมตามภูมิภาคทางภูมิศาสตร์ช่วยให้มั่นใจได้ถึงการปฏิบัติตามกฎระเบียบ. แบนด์ทั่วไปที่ต้องพิจารณาคือ 433Mhz(เอเชีย), 868MHz (ยุโรป) และ 915MHz (อเมริกาเหนือ).
  • กำลังส่งและความไวของตัวรับ: โมดูลกำลังสูงขยายระยะได้แต่ใช้พลังงานมากกว่า.
  • ช่วงอุณหภูมิ: โมดูลอุตสาหกรรมรองรับอุณหภูมิที่รุนแรงระหว่าง -40 และ +85 °C.
  • ฟอร์มแฟกเตอร์: โมดูล SMD ขนาดเล็กช่วยให้สามารถฝังได้ ในขณะที่ตัวเลือก PCB แบบรวมก็เหมาะกับการสร้างต้นแบบ. ตรวจสอบขนาด, ตัวเลือกเสาอากาศ, รูยึด.
  • รองรับคลาส LoRaWAN (อา, บีหรือซี):ข้อมูลจำเพาะ LoRaWAN กำหนดคลาสของอุปกรณ์ปลายทางที่สมดุลแบบสองทิศทาง, เวลาแฝงและอายุการใช้งานแบตเตอรี่. ตัวอย่างเช่น, คลาส A ช่วยให้ประหยัดพลังงานสูงสุด ในขณะที่คลาส C แลกอายุการใช้งานแบตเตอรี่เพื่อการตอบสนองแบบเรียลไทม์.
  • การรับรองเช่น CE, FCC: การรับรองระบุว่าโมดูลเป็นไปตามมาตรฐานการปล่อยก๊าซเรือนกระจกและภูมิคุ้มกันที่จำเป็นสำหรับการใช้งานเชิงพาณิชย์.

การเลือก MOKOSmart LoRa อดูล

แหล่งที่ดีเยี่ยมของโมดูล LoRa ที่มีความสามารถและคุ้มค่าคือ MOKOSmart. เรามุ่งเน้นเฉพาะอุปกรณ์ IoT ไร้สาย รวมถึงระบบเซลลูล่าร์, ตัวเลือกบลูทูธและ LoRa. ของเรา MKL62 มาพร้อมกับชิปเซ็ต SX1262 LoRa ของ Semtech ที่ให้ประสิทธิภาพ RF ที่เชื่อถือได้เป็นระยะทางหลายไมล์ควบคู่ไปกับการรองรับโปรโตคอล LoRaWAN. โดยให้บริการช่วงอุณหภูมิและตำแหน่งที่ขยายออกไป ทำให้เกิดโซลูชันสำหรับการเกษตรอัจฉริยะ, การติดตามตำแหน่ง, สมาร์ทเมตร, ฯลฯ. ด้วยความสามารถในการปรับแต่งอุปกรณ์ IoT รวมกับระบบนิเวศที่สมบูรณ์ของฮาร์ดแวร์ IoT, MOKOSmart พิสูจน์ให้เห็นถึงซัพพลายเออร์ในอุดมคติสำหรับทุกคน โซลูชันที่ใช้ LoRaWAN.

อ่านต่อเกี่ยวกับ LORA

เขียนโดย --
นิค เหอ
นิค เหอ
นิค, ผู้จัดการโครงการที่มีประสบการณ์ใน R&แผนก D, นำประสบการณ์อันยาวนานมาสู่ MOKOSMART, ก่อนหน้านี้เคยดำรงตำแหน่งวิศวกรโครงการที่ BYD. ความเชี่ยวชาญของเขาใน R&D นำทักษะรอบรู้มาสู่การจัดการโครงการ IoT ของเขา. โดยมีพื้นหลังทึบทอดยาว 6 ปีในการจัดการโครงการและได้รับการรับรองเช่น PMP และ CSPM-2, Nick เป็นเลิศในการประสานงานด้านการขาย, วิศวกรรม, การทดสอบ, และทีมงานการตลาด. โครงการอุปกรณ์ IoT ที่เขาเข้าร่วม ได้แก่ บีคอน, อุปกรณ์ LoRa, เกตเวย์, และปลั๊กอัจฉริยะ.
นิค เหอ
นิค เหอ
นิค, ผู้จัดการโครงการที่มีประสบการณ์ใน R&แผนก D, นำประสบการณ์อันยาวนานมาสู่ MOKOSMART, ก่อนหน้านี้เคยดำรงตำแหน่งวิศวกรโครงการที่ BYD. ความเชี่ยวชาญของเขาใน R&D นำทักษะรอบรู้มาสู่การจัดการโครงการ IoT ของเขา. โดยมีพื้นหลังทึบทอดยาว 6 ปีในการจัดการโครงการและได้รับการรับรองเช่น PMP และ CSPM-2, Nick เป็นเลิศในการประสานงานด้านการขาย, วิศวกรรม, การทดสอบ, และทีมงานการตลาด. โครงการอุปกรณ์ IoT ที่เขาเข้าร่วม ได้แก่ บีคอน, อุปกรณ์ LoRa, เกตเวย์, และปลั๊กอัจฉริยะ.
แชร์โพสต์นี้
เพิ่มพลังให้กับการเชื่อมต่อของคุณ ต้องการด้วย MOKOSmart โซลูชั่นอุปกรณ์มากมาย!