Chủ Đề kiểm tra Với LoRaWAN Tốc độ truyền

truyền LoRaWAN

Khả năng quan trọng nhất của thiết bị IOT là thông tin liên lạc. có giao thức khác nhau với các khu vực khác nhau của ứng dụng. Trong khi WiFi, Bluetooth, Zigbee hoặc tiêu chuẩn phát thanh khác thường được sử dụng cho khoảng cách ngắn trong nhà, các thiết bị phải được bố trí ở những nơi khác sử dụng công nghệ thay thế. một nhóm như vậy của công nghệ là truyền LoRaWAN. Tuy nhiên, những có lợi thế của một hiệu quả phạm vi dài hơn đáng kể và năng lượng tốt hơn so với hầu hết các tiêu chuẩn phát thanh khác tại các chi phí băng thông. Theo hình dưới LoRaWAN so với một số các giao thức truyền thông không dây khác. công nghệ LoRaWAN chủ yếu được sử dụng khi thiết bị đầu cuối được cài đặt tại các địa điểm mà chỉ làm việc với các công nghệ khác mà khó có thể đạt được, hoặc khi hiệu quả năng lượng là vô cùng quan trọng. Trong LoRaWAN này được sử dụng như công nghệ LPWAN.

Tuy nhiên, phạm vi và tiêu thụ điện năng không phải là điểm duy nhất quan trọng trong IOT. Một vấn đề mà thường bị bỏ qua là sự an toàn của các thiết bị mạng. Giữa 2017 và 2018 một mình, số lượng phần mềm độc hại được biết đến với các thiết bị IOT tăng gần như tăng gấp bốn lần. Nhưng phần mềm độc hại không phải là mối đe dọa duy nhất. Rất nhiều thiết bị IOT gửi dữ liệu bảo vệ đúng mức, gây tấn công vào dữ liệu đó và do đó cũng trên cơ sở hạ tầng IOT. Gián điệp, thao tác dữ liệu và tiếp quản toàn bộ hệ thống là các tình huống tấn công mẫu mực.

Một chủ đề khác có liên quan trong IOT an ninh là bản cập nhật firmware; họ cho phép các nhà sản xuất để mang lại chức năng mới với các thiết bị và, trong trường hợp có sự cố an ninh, để khắc phục chúng mà không cần người dùng phải trở thành hoạt động. Nó là vô cùng quan trọng mà các bản cập nhật cũng được thực hiện một cách an toàn để những kẻ tấn công không thể tiêm firmware giả vào một thiết bị.

Kết hợp cập nhật firmware và các thiết bị đầu cuối sử dụng một giao thức LoRaWAN để truyền dữ liệu tạo ra một thách thức hoàn toàn mới. Trong khi đối với các công nghệ dựa trên IP, như B. W-LAN, đã có một số gợi ý cho các giao thức cụ thể, cập nhật qua LoRaWAN vẫn chủ yếu chưa được khám phá. Lý do mà các giao thức cổ điển không thể được sử dụng có thể được tìm thấy trong những hạn chế của công nghệ LoRaWAN. LoRaWAN, ví dụ, có những hạn chế cao về tốc độ dữ liệu và tốc độ truyền tải LoRaWAN và không có giao thức vận chuyển tiêu chuẩn, mà đền bù cho thiệt hại trong quá trình truyền dữ liệu có thể.

1.1 Hộp thư thông minh

Trong công việc này, một ứng dụng cụ thể được coi và các chủ đề khác nhau của IOT an ninh được kiểm tra. Một hộp thư thông minh được phát triển, mà thông báo cho người dùng thông qua điện thoại thông minh của họ khi mail trong hộp thư đã được nhận.

1.1.1 trường hợp sử dụng

Ý tưởng cơ bản của hộp thư thông minh là để đảm bảo rằng người dùng không liên tục phải mở hộp thư của mình để tìm hiểu xem có bất kỳ thư trong đó. Thay thế, ông sẽ nhận được một thông báo trên thiết bị di động của mình càng sớm càng có mail trong hộp thư. Điều này có ưu điểm là thời gian của người sử dụng không phải là do không cần thiết để hộp thư đang ở xa người sử dụng hoặc hiếm khi chứa thư là tuyên bố.

Các chức năng của ứng dụng đang cố tình giữ nhỏ vì tập trung vào hiệu quả an ninh và năng lượng. Ngoài ra, các ứng dụng được phát triển như một “sự mở rộng”. Chúng ta có thể làm điều này với ít nỗ lực từ phía người dùng cài đặt bất kỳ hộp thư. Pin hoạt động và một yếu tố hình thức nhỏ do đó cũng yêu cầu cho dự án.

1.1.2 đề kiểm tra với truyền LoRaWAN

Như đã đề cập trước đây, trọng tâm của công việc là trên IOT an ninh. Ngoài ra, hiệu quả năng lượng được coi. Từ những ưu tiên, có một số đề mục nhỏ đó được kiểm tra bằng cách sử dụng hộp thư thông minh đã được điểm đầu tiên là an toàn, dữ liệu E2E-mã hóa LoRaWAN truyền. Đặc biệt Với ​​hộp thư trong khu vực công cộng, điều quan trọng là một kẻ tấn công không tìm ra có thể xác định và bao nhiêu mail trong hộp thư. ngăn chặn này người có thể dễ dàng tìm ra nếu một break-in sẽ đáng giá. Bảo vệ cũng rất quan trọng chống lại thao tác để ngăn chặn người dùng nhận được thông tin sai lệch về tình trạng của hộp thư. Ngoài ra, nó được xem xét đến mức độ nào quá trình đàm phán của khóa mật mã cho những công việc này là một cách an toàn có thể được thực hiện mà không có nhà sản xuất của các bên thứ ba thiết bị hoặc có thể tìm hiểu.

Điểm chính tiếp theo của cuộc điều tra là các bản cập nhật firmware an toàn qua LoRaWAN. Hiện tại không có tiêu chuẩn chính thức về việc chuyển firmware. Cập nhật qua LoRaWAN. Riêng về mặt này, nó là một trong những nhiệm vụ chủ yếu của tác phẩm này
để thiết kế và thử nghiệm. đến cuối cùng, hộp thư thông minh sẽ có thể tiến hành cập nhật firmware qua LoRaWAN mà không cần sự can thiệp của người dùng. Những thông tin cập nhật cũng phải được mã hóa bảo đảm ngăn chặn thao tác. cuối cùng, nó được kiểm tra như thế nào email được ném vào một thiết bị hộp thư có thể được công nhận. công nghệ khác nhau đã được kiểm tra và một phù hợp đã được xác định.

2.1 LoRaWAN

LoRaWAN là một giải pháp cho các ứng dụng LoRaWAN IOT với một lượng nhỏ dữ liệu tiết kiệm năng lượng và có thể được truyền không dây trên một khoảng cách lớn. Nó bao gồm một mặt của Lora đài phát thanh, một giao thức cho dữ liệu vật lý LoRaWAN truyền tải và mặt khác của bản thân LoRaWAN, một giao thức MAC mà là dựa trên Lora tích tụ và cung cấp một quy trình chuẩn cho việc chuyển dữ liệu qua Lora. LoRaWAN, là một trong những điểm mấu chốt trong công việc này, được sử dụng để giao tiếp với các thiết bị đầu cuối, bao gồm các hộp thư thông minh.

2.1.1 Lora là gì

Lora là một quá trình điều chế tần số phát triển bởi truyền thông không dây Semtech giữa hai đối tác truyền thông cho phép. Nó là, vì thế, một giao thức vật lý (lớp trộm 1), mà chỉ mất trong vòng điều chế của việc truyền tải dữ liệu vật lý. Lora sử dụng chiếp chiếp tần số điều chế cho các biểu tượng mã hóa. Điều chế chirp sử dụng sử dụng “chiếp chiếp” cho các biểu tượng truyền. Tần số liên tục thay đổi trên băng thông trong khoảng thời gian xác định thời gian. Các biểu tượng chuyển khoảng đầu chirp được định nghĩa.

Những lợi thế chính mà điều chế này cung cấp so với FSK hay PSK là tầm xa và sự vững mạnh chống lại tiếng ồn. Cả hai đều là từ các yếu tố lây lan và băng thông sử dụng. Yếu tố lây lan xác định một chirp đơn kéo dài trong bao lâu, tức là rộng bao nhiêu nó đang lan rộng”. Một yếu tố cao hơn có nghĩa là những biểu tượng rộng hơn, đảm bảo còn dãy truyền LoRaWAN, nhưng truyền dữ liệu cũng chậm. Trong Lora lan rộng yếu tố từ 7 đến 12 được định nghĩa, có nghĩa là tốc độ truyền tải LoRaWAN từ tối đa 37.5 kbit / s để tối thiểu 300 chút / s có thể đạt được. Băng thông được cố định ở 125 kHz, 250 kHz hoặc 500 kHz và cũng ảnh hưởng đến phạm vi và tốc độ của tín hiệu. Sự lựa chọn cụ thể của các thông số này được xác định bởi LoRaWAN.

Các tần số mà sử dụng Lora phụ thuộc vào khu vực. Ở châu Âu, bạn có thể 868 MHz hoặc tại 433 MHz có thể được gửi. Điều quan trọng là đề cập đến các tần số này là phổ giấy phép miễn phí, vì vậy không có lệ phí giấy phép sử dụng chúng. Để bù đắp cho điều này, áp dụng thời gian, gửi hạn chế tất cả các thiết bị phải tuân thủ. Đây là giữa 0.1% và 10%, tùy thuộc vào tần số sử dụng.

2.1.2 Những gì là LoRaWAN

LoRaWAN là một giao thức MAC (lớp trộm 2), mà là dựa trên Lora (mà còn với FSK có thể được sử dụng), và cũng có một số yếu tố của một giao thức mạng (lớp trộm 3) chứa đựng. Nó định nghĩa một định dạng tin nhắn, cũng như các lệnh MAC để kiểm soát việc chuyển giao. Các thông số cho việc truyền tải Lora cơ bản cũng được xác định bởi LoRaWAN. Phần thứ nhất là các đặc điểm kỹ thuật thực tế, trong đó xác định các định dạng thông điệp, các lệnh MAC, và trình tự. Các thông số khu vực, mà cài đặt cụ thể cho Lora, cũng như một số điều chỉnh hoặc bổ sung vào giao thức LoRaWAN, đang có sẵn như là một phần mở rộng xác định tùy thuộc vào khu vực tương ứng.

Một LoRaWAN mạng bao gồm một số nhóm người tham gia và được tổ chức trong một topo sao-by-sao, như thể hiện trong hình 5. Ở giữa là các máy chủ mạng, đó là chính quyền server-side của mạng LoRaWAN và cung cấp một API cho các ứng dụng của khách hàng. Quản lý ứng dụng LoRaWAN và cả gửi và gửi tin nhắn để nhận. Máy chủ này giao tiếp với nhiều cổng kết nối thông qua một IP. Nhiệm vụ chủ yếu của họ là để chuyển tiếp các gói tin LoRaWAN nhận từ máy chủ mạng tới thiết bị đầu cuối thông qua Lora và ngược lại. Theo đó, họ phục vụ như một giao diện cho việc thay đổi các phương tiện vật lý. Đứng ở vị trí cuối hơn so với thiết bị đầu cuối giao tiếp với một hoặc nhiều cổng truyền tải dữ liệu của họ. Giao thức LoRaWAN là duy nhất giữa cổng và các thiết bị đầu cuối sử dụng. Không có tiêu chuẩn được xác định cho các đường dẫn còn lại và định dạng mà, vì thế, phụ thuộc vào các ứng dụng cụ thể sử dụng.

Trong ngữ cảnh này, LoRaWAN mất trên một số nhiệm vụ, được giải thích thêm dưới đây. Điều này bao gồm các lớp học giao tiếp khác nhau được sử dụng dữ liệu có thể được truyền theo những cách khác nhau, hai tùy chọn để thêm thiết bị để một ứng dụng LoRaWAN, mã hóa và toàn vẹn kiểm tra lượng dữ liệu truyền, và các lệnh MAC khác nhau để kiểm soát các kết nối. Sau này sẽ không được giải thích thêm, vì họ là rất cụ thể và không liên quan đến công việc này.

2.1.3 chế độ truyền tải dữ liệu LoRaWAN

LoRaWAN hỗ trợ ba chế độ khác nhau để truyền dữ liệu. Mỗi Modi có trường hợp sử dụng cụ thể, cũng như những ưu điểm và nhược điểm, được liệt kê dưới đây.

Lớp-A

Lớp-A chế độ được chế độ truyền LoRaWAN chính được sử dụng bởi tất cả các thiết bị đầu cuối và các cổng phải được hỗ trợ. Nó cho phép giao tiếp hai chiều giữa thiết bị đầu cuối và gateway dựa trên nguyên tắc ALOHA. Trong trường hợp của LoRaWAN, phương tiện này một thiết bị đầu cuối có thể gửi dữ liệu bất cứ lúc nào, nhưng chỉ cho hai khoảng thời gian ngắn của một người sau khi gửi một gói dữ liệu cũng có thể nhận dữ liệu.

Ưu điểm của chế độ này là một thiết bị đầu cuối chỉ khi gửi dữ liệu và không lâu sau khi sự thay đổi này trên thu phát Lora để nhận được phản hồi đã đến. Điều này có nghĩa rằng nó có thể vẫn còn vô hiệu hóa hầu hết thời gian, giúp tiết kiệm năng lượng. Những bất lợi, Tuy nhiên, là các thiết bị đầu cuối không có bất kỳ dữ liệu bất cứ lúc nào khác có thể nhận được. Ngoài ra, chỉ có một có thể nhận được cho mỗi gói dữ liệu được gửi trở thành.

Class A hoạt động, vì thế, làm cho ý nghĩa nhất khi chủ yếu gửi tin nhắn uplink và downlink thông điệp hiếm. Kể từ LoRaWAN tốt trong cảm biến và các thiết bị đầu cuối hiệu suất thấp tương tự mà thường chỉ cung cấp thông tin trạng thái cho một ứng dụng cuối được sử dụng cho hầu hết các thiết bị cuối cùng chế độ truyền dữ liệu ưa thích.

LoRaWAN lớp động truyền dữ liệu

Class-B

Class-B là một phần mở rộng mà không cần phải được hỗ trợ bởi các thiết bị cuối. Theo hình thức này có thể được sử dụng bởi các thiết bị đầu cuối, thêm vào lớp-A đều đặn. Nhận dữ liệu từ cổng mà không cần phải gửi nó cho mình. Để beacon sẽ gửi một cái gọi là đèn hiệu mỗi 128 S, trong đó có một số thông tin trạng thái về cửa ngõ. thiết bị đầu cuối mà nhận thì đây có thể sử dụng đèn hiệu và các chu kỳ khe ping để tính toán thời gian mà dữ liệu có thể được nhận. Điều này cho phép họ được vào đúng thời điểm cho những khoảnh khắc ngắn bật thu phát Lora nhận bất kỳ dữ liệu mà có thể có mặt. Quá trình này được hiển thị dưới đây.

LoRaWAN truyền lớp b

Class-B cung cấp một sự cân bằng tốt giữa khả năng tiếp cận và tiêu thụ năng lượng từ các chu kỳ khe ping có thể được điều chỉnh để kiểm soát mức độ thường xuyên nó nên được nhận. Điều này có nghĩa rằng nhiều năng lượng được sử dụng hơn so với thuần túy hoạt động Class A, nhưng vẫn còn trong thời gian dài, trong đó thu phát Lora có thể được tắt. Một ưu điểm khác của Class-B là khả năng lưu trữ dữ liệu trong 8 để có thể truyền multicast đến nhiều thiết bị cùng một lúc, miễn là địa chỉ và các phím đều giống nhau. nhóm Multicast có thể, vì thế, được tạo ra.

Việc sử dụng các Class-B có ý nghĩa nếu một thiết bị có để nhận dữ liệu thường xuyên hơn mà không gửi dữ liệu riêng của mình, nhưng thiết bị vẫn phải làm việc một cách hiệu quả năng lượng. Một ứng dụng tiêu biểu sẽ là thiết bị đầu cuối mà thường xuyên có thể được kiểm soát mà không bị thời gian rất quan trọng.

Lớp C

Cuối cùng, cũng không bắt buộc, các chế độ truyền dẫn là Class-C. trong này, các chuyển mạch terminal vĩnh viễn tiếp nhận để có thể nhận dữ liệu từ cổng bất cứ lúc nào. Các tùy chọn của hộp số với Class-A vẫn còn như trong hình dưới đây.

LoRaWAN lớp truyền c

Ưu điểm của Class-C là dữ liệu có thể được nhận bất cứ lúc nào. Tuy nhiên, giá cho điều này là tiêu thụ năng lượng cao, kể từ khi thiết bị đầu cuối phải giữ Lora thu phát hoạt động tại mọi thời điểm. truyền multicast LoRaWAN Cũng có thể đây.

Class-C chỉ nên được sử dụng khi một lượng lớn dữ liệu phải được chuyển qua một khoảng thời gian ngắn hoặc khi chuyển thời gian quan trọng xảy ra. thiết bị đầu cuối như vậy cần có một nguồn cung cấp năng lượng lâu dài kể từ khi chế độ này tiêu thụ quá nhiều năng lượng cho các hoạt động pin.