LoRa – Відкритий радіостандарт LPWAN

LoRa – Відкритий радіостандарт LPWAN
LoRa - Відкритий радіостандарт LPWAN

LoRa — це відкритий радіостандарт глобальної мережі малої потужності (LPWAN) лише для невеликої кількості даних. Тому він підходить для дальньої дії.

Що стосується LoRaWAN, це назва радіомережі на основі LoRa. LoRa і використовує частотні діапазони з безліцензійних діапазонів ISM. Це означає, що LoRaWAN може бути альтернативою або доповненням до традиційної мобільної мережі з центральним оператором мережі. Що ще, LoRaWAN також називають мережею 0G, щоб відрізнити її від традиційного мобільного зв’язку.

Оскільки LoRa є відкритим радіостандартом, будь-хто може налаштувати LoRaWAN як мережу IoT або M2M із двонаправленим зв’язком або скористатися рішенням спільноти.

Примітка: Американський LoRaWAN відрізняється від європейського LoRaWAN. Це впливає на швидкість передачі, а отже, і на споживання енергії.

характеристики

• Підключення: Орієнтований на аплінк, двонаправлений, можливий режим підтвердження

• Модуляція: Чирп з розширеним спектром і FSK

• Архітектура мережі: Кінцеві пристрої спілкуються зі шлюзами, які передають пакети даних на сервер. Сервер має інтерфейси для підключення до платформ і додатків IoT.

• Діапазони частот: 868 МГц (863–870 МГц, розділені на кілька піддіапазонів) в Європі і 915 МГц у США. Період використання каналу обмежений законодавством багатьох країн (робочий цикл).

• Діапазон: Залежно від топографії, аж до 2 км у містах і до 15 км у сільській місцевості. Досягається хороше проникнення в будівлі.

• Споживання енергії: або коли енергоефективність має велике значення 10 мА і 100 nA в режимі сну. Залежно від застосування, час автономної роботи становить 2 до 15 років.

• Пропускна здатність радіоканалу: 125 кГц

• Чутливість: -137 дБм

• Потужність передачі: +20 дБм або максимум 25 мВт

• Пакети даних: Я: макс. 51 байтів / США: макс. 11 байт даних користувача на пакет

• Швидкість передачі: або коли енергоефективність має велике значення 250 біт / s і 50 кбіт / s

Технологія передачі

Технологія передачі LoRa

Для досягнення високої ефективності передачі даних і споживання енергії, LoRaWAN використовує частотний розкид. Це дозволяє значною мірою уникнути перешкод і уникнути вузькосмугових перешкод.

Спосіб передачі називається “Спектр розповсюдження”. А передача сигналу відбувається як свого роду чирікання. Тоді, чирпований імпульс поширюється в широкому діапазоні частот. Пропускну здатність можна додатково використовувати для високої швидкості передачі даних або надійної передачі. Коефіцієнт поширення та пропускна здатність визначають, наскільки високою може бути швидкість передачі даних і наскільки висока ймовірність прийому.

Сигнали, які модулюються з різними коефіцієнтами розширення та передаються по одному частотному каналу, не заважають один одному. Ортогональність коефіцієнтів розширення дозволяє одночасну передачу кількох кінцевих пристроїв на одному каналі.

Сигнали LoRa дуже стійкі проти внутрішньосмугових і позасмугових перешкод. Їхня нечутливість до багатопроменевого прийому або завмирання забезпечує велику відстань у міських районах.

Архітектура мережі LoRaWAN

Архітектура мережі LoRaWAN складається з багатьох кінцевих пристроїв у вигляді датчиків і виконавчих механізмів, кілька шлюзів і центральний мережевий сервер. Термінальний пристрій спілкується зі шлюзом. Шлюз підключається до мережевого сервера. Потім мережевий сервер спілкується через різні протоколи (напр. ВІДПОЧИНОК, MQTT, тощо) з додатком, який працює, наприклад, як додаток у хмарі.

У LoRaWAN, шлюзи є приймачами радіосигналів на 868 МГц. Тут чіпи LoRa отримують сигнали чирпу. Що стосується шлюзів, з іншої сторони, підключитися до Інтернету.

Шлюзи LoRaWAN ідеально утворюють тісну мережу та можуть бути розподілені по всьому світу.

Повідомлення може бути отримано одним або кількома шлюзами. Шлюзи пересилають їх на мережевий сервер без подальшого втручання.

У LoRaWAN, мережеві сервери відповідають за ідентифікацію відправника та пересилання пакета на сервер додатків.

Сервер мережі забезпечує, між іншим, що повідомлення надходить на сервер додатків лише один раз, незалежно від того, скільки шлюзів його отримали.

Приватна мережа або мережа спільноти

Практично кожен може керувати власним LoRaWAN. Оскільки LoRa працює в непризначеному діапазоні частот, не потрібні ліцензійні витрати на частоти.

Якщо вам потрібно встановити LoRaWAN лише на обмеженій території, робота ваших власних шлюзів і серверів може мати сенс.

Однак, якщо ви залежите від глобальної радіомережі, Ви також можете звернутися MOKOSmart, ми керуємо лише нашим власним шлюзом, який спілкується з серверами через Інтернет. Щодо безпеки, вам потрібно лише довіряти мережевому серверу для доставки отриманих пакетів даних і серверу додатків, який може розшифрувати вміст.

Діапазон

LoRa має високу чутливість -137 дБм, що підвищує доступність мережі. Сигнали без проблем проникають через стіни будівель, а також можуть досягати підвалів або інших так званих глибоких закритих місць..

Відстань між передавачем і приймачем становить приблизно 3 км (місто), прибл. 6 км (передмістя) і до 13 км (сільські райони) залежно від оточення та забудованих районів.

Відстань між передавачем LoRa і приймачем залежить від коефіцієнта поширення, пропускна здатність, вибрана потужність передачі мікросхеми LoRa та використовувана антена.

Швидкість передачі

Щоб максимізувати термін служби батареї та контролювати загальну ємність мережі (обмежені нормативними вимогами), LoRa індивідуально контролює швидкість передачі даних і радіочастотний вихід за допомогою адаптивної швидкості передачі даних (ADR) для кожного кінцевого пристрою.

Зв'язок між терміналом і шлюзом відбувається на різних частотних каналах з різною швидкістю передачі даних. Діапазон даних становить 0. 3 до 50 кбіт / с. Фізичний розмір упаковки становить 64 байтів. 13 для заголовка потрібні байти. Це листя 51 байтів для даних користувача.

Примітка: в Сполучених Штатах, час каналу обмежено 400 мілісекунд. Це означає, що лише максимум 11 байтів даних користувача можна передати в пакеті.

SF12 (фактор поширення) о 125 кГц (пропускна здатність) тільки досягає 250 біт / s (швидкість передачі даних). Приймач, швидше за все, сприйме чірп-імпульс, оскільки йому порівняно легко відрізнити сигнали від шуму..

Найшвидша зазначена комбінація - SF7 at 250 смуга пропускання кГц. Це призводить до 11,000 біт/с.

Споживання енергії

Процес модуляції LoRa забезпечує оптимальну потужність передачі з мінімально можливим енергоспоживанням передавачем. Низьке енергоспоживання забезпечує час автономної роботи до 15 років.

Це спрощує використання та є недорогим, оскільки не потрібне окреме джерело живлення.

Класи пристроїв

LoRa розрізняє різні класи пристроїв, при цьому лише клас А цікавий для додатків в Інтернеті речей. А кінцевий пристрій перебуває в режимі економії заряду батареї та передає лише короткий час, коли стан змінюється. Протягом цього часу щось можна надсилати лише на термінал.

Разом з радіомодулем, ці кінцеві пристрої дуже недорогі через їхню простоту, а також підходять для задоволення високого попиту.

Якщо до пристроїв також можна звертатися поза цим періодом, насправді має бути обраний клас пристрою B або C, що значно збільшує енергоспоживання та, в залежності від мережі, взагалі не підтримується.

Програми

LoRa в основному створено для застосування статичних датчиків. Типові програми включають запис, запит і обмін інформацією про стан. З датчиками, розташованими в будь-якому місці, інформацію можна визначити або отримати, який можна легко інтегрувати в програму.

1. Розумний дім
2. Розумне місто
3. Розумна фабрика
4. Розумне землеробство
5. Розумний транспорт

Написано --
Фіона Куан
Фіона Куан
Фіона, технічний письменник і редактор у MOKOSMART, раніше витрачених 10 років як інженер продукту в компанії IoT. З моменту приєднання до нашої компанії, вона тісно співпрацювала з продажами, менеджери з продукції та інженери, отримання інформації про потреби клієнтів. Поєднання глибокого галузевого досвіду та розуміння того, чого клієнти хочуть найбільше, Фіона пише цікавий контент, що охоплює основи IoT, поглиблені технічні матеріали та аналіз ринку - підключення до аудиторії в усьому спектрі IoT.
Фіона Куан
Фіона Куан
Фіона, технічний письменник і редактор у MOKOSMART, раніше витрачених 10 років як інженер продукту в компанії IoT. З моменту приєднання до нашої компанії, вона тісно співпрацювала з продажами, менеджери з продукції та інженери, отримання інформації про потреби клієнтів. Поєднання глибокого галузевого досвіду та розуміння того, чого клієнти хочуть найбільше, Фіона пише цікавий контент, що охоплює основи IoT, поглиблені технічні матеріали та аналіз ринку - підключення до аудиторії в усьому спектрі IoT.
Поділіться цією публікацією