Τι είναι το LoRa?

Με την ταχεία πρόοδο του IoT τεχνολογία, έχει εμφανιστεί ένας εξαιρετικός αριθμός σεναρίων IoT, παράλληλα με την κυκλοφορία διαφόρων συστημάτων επικοινωνίας IoT. Αυτά τα συστήματα IoT κυμαίνονται από το Internet of Things στενής ζώνης (NB-IoT), Μακροπρόθεσμη Εξέλιξη-Κατηγορία Μ1 (LTE-M), Wi-SUN, και Sigfox. Η αγορά σφύζει τώρα με πολλές συμμαχίες τεχνολογίας και προώθησης που ανταγωνίζονται μεταξύ τους για να είναι στην πρώτη γραμμή. Μεταξύ των διεκδικητών, Η τεχνολογία LoRa έχει αναδειχθεί ως ένα πολλά υποσχόμενο σύστημα επικοινωνίας με παγκόσμια υποδομή IoT. Μέσω της εφαρμογής του, Η LoRa τοποθετείται με καινοτόμο τρόπο στο τοπίο του IoT. Αυτή η ανάρτηση εμβαθύνει στα βασικά της τεχνολογίας LoRa, τα πλεονεκτήματά του, και την αρχιτεκτονική του δικτύου του.

Εισαγωγή στα LoRa και LPWAN

Έχετε ακούσει ποτέ για το LPWAN?

LPWAN (δίκτυο ευρείας περιοχής χαμηλής ισχύος) είναι ένα Διαδίκτυο των πραγμάτων (IoT) τεχνολογία επιπέδου δικτύου που αντιμετωπίζει τις απαιτήσεις μεγάλων αποστάσεων και χαμηλής κατανάλωσης ενέργειας του IoT. Διαθέτει χαμηλή κατανάλωση ενέργειας, μετάδοση μεγάλης εμβέλειας, χαμηλό εύρος ζώνης, απλή δομή δικτύου, και χαμηλό λειτουργικό κόστος. Το LoRa είναι μια από τις πιο ώριμες και ευρέως χρησιμοποιούμενες τεχνολογίες στο LPWAN, διαθέτει ένα ανεπτυγμένο οικοσύστημα και μια ταχέως αναπτυσσόμενη αγορά. Ο ρυθμός ανάπτυξής του αναμένεται να διπλασιαστεί τα επόμενα χρόνια.

Όταν πρόκειται για ασύρματη τεχνολογία σε εφαρμογές IoT, υπάρχουν δύο βασικοί τύποι: ασύρματη τεχνολογία μικρής εμβέλειας όπως το Bluetooth, WiFi, και ZigBee και τεχνολογία δικτύου ευρείας περιοχής όπως το 2G, 3σολ, και 4G. Κάθε τεχνολογία έχει τα δικά της πλεονεκτήματα και μειονεκτήματα. Πριν από το LPWAN, Η επιλογή μεταξύ κατανάλωσης μεγάλης εμβέλειας και χαμηλής κατανάλωσης ενέργειας ήταν αναπόφευκτη. Με LPWAN, ωστόσο, αυτή η αντιστάθμιση είναι ισορροπημένη, επιτρέποντας επικοινωνία μεγαλύτερης εμβέλειας και εξαιρετικά χαμηλή κατανάλωση ενέργειας χωρίς την ανάγκη πρόσθετων αναμεταδοτών.

Έτσι, τι ακριβώς είναι η τεχνολογία LoRa?

Το LoRa είναι μία από τις βασικές τεχνολογίες στην τεχνολογία επικοινωνίας LPWAN. Είναι ένα σχέδιο ασύρματης μετάδοσης υπερ-μεγάλων αποστάσεων που βασίζεται στην τεχνολογία διαμόρφωσης φάσματος διαμόρφωσης συχνότητας. Αρχικά κυκλοφόρησε από την Cycleo στη Γαλλία, αργότερα εξαγοράστηκε από τη Semtech σε 2012. Το LoRa αντιμετωπίζει τόσο την απόσταση όσο και την κατανάλωση ενέργειας, παρέχοντας στους χρήστες ένα δίκτυο αισθητήρων που έχουν μεγάλη διάρκεια ζωής της μπαταρίας, δυνατότητες μετάδοσης σε μεγάλες αποστάσεις, και απλή δικτύωση. Οι ζώνες συχνοτήτων δικτύου που μεταδίδονται από το LoRa είναι βασικά δωρεάν ζώνες συχνοτήτων στον κόσμο. Αυτές οι ζώνες συχνοτήτων είναι 433HZ, 868HZ, 915HZ, και τα λοιπά.

Ποια είναι τα πλεονεκτήματα του LoRa

• Βελτιωμένη ευαισθησία λήψης και μειωμένη κατανάλωση ενέργειας.

Το εύρος ζώνης του καναλιού μετάδοσης Lora είναι 157db, και η θεωρητική απόσταση μετάδοσης είναι έως 15χλμ. Το ρεύμα λειτουργίας της Lora είναι μόνο 10mA και το ρεύμα αναμονής είναι 200na. Η κατανάλωση ισχύος εργασίας είναι πολύ χαμηλή, γεγονός που αυξάνει σημαντικά τη διάρκεια ζωής της μπαταρίας.

• Πύλη LoRa / αρκετοί επεξεργαστές υποστηρίζουν παράλληλη επεξεργασία υψηλής ταχύτητας πολλαπλών καναλιών και πολλαπλών δεδομένων, και η χωρητικότητα του συστήματος είναι μεγάλη.

Η πύλη λειτουργεί ως γέφυρα μεταξύ των κόμβων του δικτύου, συνδέοντας κάθε κόμβο σε μια ανεξάρτητη IP μέσω δικτύων επικοινωνίας. The gateway’s parallel processing capability allows it to handle up to 5 εκατομμύρια επικοινωνίες δικτύου μεταξύ κόμβων κάθε μέρα. Με υψηλή απόδοση μετάδοσης, the LoRa gateway’s network occupancy rate is only 10% υποθέτοντας 5 εκατομμύρια μεταδόσεις την ημέρα, με κάθε μέγεθος μετάδοσης 10 byte. Εγκαθίσταται ως αξεσουάρ σε σταθμούς βάσης κινητής επικοινωνίας, η πύλη LoRa έχει ισχύ μετάδοσης περίπου 20dbm και μπορεί να καλύψει περίπου 2km σε πυκνές αστικές περιοχές και έως 10km σε περιοχές χαμηλής πυκνότητας.

• Το τερματικό LoRa και η επικοινωνία πύλης υποστηρίζουν εμβέλεια και τοποθέτηση.

Το LoRa υποστηρίζει δυνατότητες εμβέλειας και εντοπισμού θέσης μεταξύ του τερματικού και της πύλης του. Το LoRa χρησιμοποιεί ξεχωριστές μεθόδους για τη μέτρηση της απόστασης και της θέσης, όπου η μέτρηση απόστασης προσδιορίζεται με βάση το χρόνο μετάδοσης του σήματος στον αέρα, και η τοποθέτηση βασίζεται στη διαφορά χρόνου μετάδοσης σήματος μεταξύ πολλαπλών πυλών σε έναν κόμβο. Η ακρίβεια τοποθέτησης είναι έως και 3 μέτρα για αποστάσεις έως και 10 χλμ.

Ποια είναι η αρχιτεκτονική δικτύου του LoRa

Η αρχιτεκτονική ενός δικτύου LoRa συνήθως περιλαμβάνει έναν διακομιστή εφαρμογών, διακομιστή δικτύου, μια πύλη, και ένα τερματικό (συμπεριλαμβανομένης της μονάδας LoRa). Αυτή η τοπολογία δικτύου ακολουθεί ένα σχήμα αστεριού, όπου η πύλη λειτουργεί ως ρελέ μετάδοσης σήματος που συνδέει τον τερματικό εξοπλισμό και τους διακομιστές δικτύου. Με πιο απλά λόγια, οι τερματικές συσκευές μπορούν να μεταδίδουν σήματα σε άλλα τερματικά ή διακομιστές μέσω μιας ή περισσότερων πυλών. Εξάλλου, Αυτό το δίκτυο υποστηρίζει αμφίδρομη μετάδοση δεδομένων, επιτρέποντας την αποτελεσματική επικοινωνία μεταξύ των δύο άκρων.

Τερματικός εξοπλισμός LoRa για συσκευές IoT

Η τεχνολογία LoRa χρησιμεύει ως εξέχουσα επιλογή για διάφορες συσκευές IoT, όπως ενδείξεις έξυπνου μετρητή, ιχνηλάτες αποστολής, διαχειριστές αγροκτημάτων, κι αλλα. Αυτές οι συσκευές ενσωματώνουν μονάδες LoRa, τα οποία συνδέονται με μια πύλη LoRa μέσω ασύρματης επικοινωνίας, επιτρέποντας τη διασύνδεση μεταξύ διακομιστή και τερματικού. Η σύνδεση μεταξύ της πύλης και του διακομιστή πραγματοποιείται μέσω Ethernet ή άλλων δικτύων επικοινωνίας και λειτουργεί με το πρωτόκολλο TCP/IP.

Με βάση τη μετάδοση δεδομένων στο LoRa, ο τερματικός εξοπλισμός μπορεί να κατηγοριοποιηθεί ως Κλάση Α, Κατηγορία Β, ή Γ τάξη.

τάξη LoRa ΕΝΑ τερματικό εξοπλισμό

Μετά την αποστολή μηνύματος, ο κόμβος θα ανοίξει ένα παράθυρο rx1 1 s μετά την προεπιλογή. Ο ρυθμός δεδομένων και η συχνότητα του παραθύρου λήψης είναι οι ίδιες με τα δεδομένα uplink. Εάν το μήνυμα είναι μήνυμα επιβεβαίωσης και το rx1 δεν λαμβάνει τον αντίστοιχο downlink, ο κόμβος θα ανοίξει ένα άλλο παράθυρο λήψης rx2 1 μικρό + 1 s μετά την αποστολή του μηνύματος, Ο ρυθμός δεδομένων και το σημείο συχνότητας του παραθύρου λήψης έχουν διαφορετικά προεπιλεγμένα δεδομένα για διαφορετικές ζώνες συχνοτήτων στο πρωτόκολλο LoRaWAN. Ακολουθούν τα χαρακτηριστικά του τερματικού εξοπλισμού κλάσης LoRa:

• Τα πλαίσια συνήθως χωρίζονται σε μετάδοση άνω ζεύξης και μετάδοση κατερχόμενης ζεύξης. Η διαδρομή ανοδικής ζεύξης αποτελείται από 1-χρονική θυρίδα και 2 χρονοθυρίδες downlink (ή παράθυρα).
• ο τερματικός εξοπλισμός θα διευθετηθεί από τον τερματικό εξοπλισμό, όπως απαιτείται. Καθορίζεται τυχαία, παρόμοια με το πρωτόκολλο ALOHA.
• είναι η χαμηλότερη κατανάλωση ενέργειας τερματική συσκευή Lora.

Τερματικός εξοπλισμός LoRa κατηγορίας Β

Η κατηγορία Β θα ανοίγει ένα παράθυρο λήψης ανά διαστήματα με βάση το παράθυρο λήψης της κλάσης Α. Ακολουθούν οι λειτουργίες του τερματικού εξοπλισμού της κατηγορίας Β της Lora:

• επιπλέον των δύο χρονοθυρίδων που καθορίζονται στην κατηγορία Α, αυτός ο τερματικός εξοπλισμός χρησιμοποιεί πρόσθετα παράθυρα λήψης κατά τη διάρκεια της κατερχόμενης ζεύξης.
• Ο εξοπλισμός κατηγορίας Β θα λάβει επιπλέον παράθυρα υποδοχής για την καθορισμένη διάρκεια.
• η διάρκεια καθορίζεται από την πύλη χρησιμοποιώντας το πλαίσιο φάρου.
• ως εκ τούτου, με αυτόν τον τρόπο, το σύστημα Lora υποδεικνύει στον διακομιστή πότε μπορεί να ακούσει η τερματική συσκευή.

Τερματικός εξοπλισμός LoRa κατηγορίας C

Με βάση την τάξη ένα παράθυρο λήψης, το παράθυρο λήψης της κλάσης C είναι ανοιχτό ανά πάσα στιγμή εκτός από τον χρόνο αποστολής κόμβου.

Η κλάση Α πρέπει να υλοποιηθεί από κόμβους που έχουν πρόσβαση στο δίκτυο LoRa. Τόσο η κλάση Β όσο και η κλάση Γ υλοποιούνται με την προσθήκη συναρτήσεων με βάση την κλάση Α. Η κλάση Β ισχύει για την τοποθέτηση κινητών κόμβων. Ο κόμβος κλάσης C εφαρμόζεται στην περίπτωση που η εντολή ελέγχου εκδίδεται ενεργά και η τροφοδοσία είναι επαρκής. Το πρωτόκολλο Lorawan1.1 βελτιστοποιεί την πρόσβαση κατηγορίας Β και δικτύου. Ακολουθούν οι λειτουργίες του τερματικού εξοπλισμού LoRa κατηγορίας C:

• Αυτός ο τερματικός εξοπλισμός μπορεί να ακούει συνεχώς εκτός από τη λειτουργία μετάδοσης. Ως εκ τούτου, είναι πολύ κατάλληλο για εφαρμογές που απαιτούν περισσότερη μετάδοση downlink.
• Οι ακροδέκτες LoRa κατηγορίας C θα χρησιμοποιούν περισσότερη ισχύ από τους αντίστοιχους της κατηγορίας Α και Β.
• η καθυστέρηση είναι η χαμηλότερη μεταξύ όλων των τερματικών συσκευών κλάσης LoRa για επικοινωνία δεδομένων μεταξύ διακομιστών και τερματικών συσκευών.

Σενάρια εφαρμογής LoRa

Το δίκτυο που βασίζεται σε LoRaWAN μπορεί να παρέχει ασφαλή απόσταση μετάδοσης δεδομένων και αμφίδρομη επικοινωνία, και καλύπτουν αστικές περιοχές με τη λιγότερη υποδομή δικτύου. Το LoRa θα χρησιμοποιηθεί ευρέως σε μια ποικιλία σεναρίων εφαρμογών, όπως η έξυπνη γεωργία, έξυπνα κτίρια, και έξυπνη εφοδιαστική.

Έξυπνη γεωργία

Για τα αγροκτήματα, υπάρχει μεγάλη αγορά χαμηλής ισχύος, αισθητήρες μεγάλων αποστάσεων και μεγάλης διάρκειας ζωής. Ανίχνευση θερμοκρασίας, υγρασία, συγκέντρωση διοξειδίου του άνθρακα, Το pH και άλλα δεδομένα που λαμβάνονται από τον αισθητήρα στο περιβάλλον ανάπτυξης των καλλιεργειών έχουν μεγάλη σημασία για τη βελτίωση της απόδοσης των καλλιεργειών και τη μείωση των απορριμμάτων πόρων. Αυτά τα δεδομένα δεν έχουν υψηλές απαιτήσεις για χρονική καθυστέρηση. Η Lora είναι η καλύτερη επιλογή. Ο αισθητήρας μπορεί να μεταδώσει τα συλλεγμένα δεδομένα στο παρασκήνιο μέσω της Lora, Σύμφωνα με τα δεδομένα, οι αγρότες μπορούν να κρίνουν αν θα ψεκάσουν νερό και θα γονιμοποιήσουν.

Η καλλιέργεια βοσκοτόπων έχει μεγάλη ζήτηση για εργαλεία παρακολούθησης χαμηλής ισχύος και μεγάλων αποστάσεων. Στο παρόν, ο αριθμός των βοοειδών ή των προβάτων που βόσκουν στο λιβάδι είναι γενικά πολύ μεγάλος. Είναι δύσκολο για τους κτηνοτρόφους να παρατηρήσουν τον αριθμό και την υγεία αυτών των ζώων ένα προς ένα. Μπορούν να κρίνουν εάν τα ζώα βοσκής βρίσκονται εντός της εμβέλειας του βοσκότοπου μέσω του ιχνηλάτη. Μπορούν να ανιχνεύσουν τον καρδιακό παλμό και τη θερμοκρασία του σώματος των ζώων μέσω του αισθητήρα, και διαβιβάζουν τα δεδομένα στο παρασκήνιο για κεντρική επεξεργασία μέσω της Lora.

Έξυπνα κτίρια

Μετά την ολοκλήρωση της διακόσμησης του κτιρίου, η θερμοκρασία, υγρασία, φορμαλδεhyδη και άλλη επιβλαβής περιεκτικότητα σε αέρια, η ανίχνευση φωτός και άλλα δεδομένα του κτιρίου είναι πολύ σημαντικά για τους χρήστες. The feedback of these information is conducive to users’ regulation of the indoor environment and make users have a healthier and comfortable indoor environment. Γενικά μιλώντας, το εσωτερικό περιβάλλον δεν αλλάζει πολύ. Δεν χρειάζεται να λαμβάνετε πληροφορίες εσωτερικού περιβάλλοντος σε πραγματικό χρόνο, και οι απαιτήσεις επικοινωνίας δεν είναι υψηλές. Σε αυτό το σενάριο, μια απλή πύλη στο σπίτι μπορεί να καλύψει αυτές τις ανάγκες. Σε αυτό το σενάριο, Η Lora είναι μια πολύ καλή επιλογή.

Αυτοματοποιημένη κατασκευή

Στο αυτοματοποιημένο περιβάλλον βιομηχανικής παραγωγής, εφαρμόζεται μεγάλος αριθμός ευφυών τεχνολογιών, και διάφορες πληροφορίες και δεδομένα συγκλίνουν στο δίκτυο. Ως εκ τούτου, τα χαρακτηριστικά του επιλεγμένου δικτύου σχετίζονται άμεσα με την ποιότητα εκτέλεσης του σχεδίου παραγωγής. Αναλύοντας αυτά τα δεδομένα, οι παραγωγοί μπορούν να εκτιμήσουν την αποδοτικότητα της παραγωγής και να αναλύσουν τη διαδικασία παραγωγής, που μπορεί να λύσει γρήγορα τα προβλήματα που συναντώνται στην παραγωγή. Σε αυτό το σενάριο, το κόστος και η διάρκεια ζωής των εργαλείων μετάδοσης δικτύου είναι πολύ υψηλά, και η Lora είναι μια πολύ κατάλληλη επιλογή.

Έξυπνη εφοδιαστική

Το γεωγραφικό εύρος της βιομηχανίας logistics είναι πολύ ευρύ, Έτσι, η πρώτη επιλογή κατά την επιλογή ενός δικτύου είναι οι χαμηλές επενδύσεις και η μεγάλη διάρκεια ζωής. Για να μπορείτε να παρακολουθείτε τις παλέτες και να καθορίσετε τη θέση και την κατάσταση των εμπορευμάτων, αυτό που χρειάζεται η εμπορευματική εταιρεία είναι ότι οι εγκαταστάσεις που εμπλέκονται σε ολόκληρη τη διαδικασία logistics βρίσκονται υπό την κάλυψη του δικτύου, Επομένως, όχι μόνο οι κόμβοι του δικτύου απαιτείται να είναι αρκετά οικονομικοί για εγκατάσταση μεγάλης κλίμακας, αλλά έχουν επίσης την ευελιξία να το κάνουν Μπορεί να εγκατασταθεί σε ένα όχημα μεταφοράς ως κινητή πύλη. Με αυτόν τον τρόπο, η τεχνολογία NB-IoT που πρέπει να βασίζεται σε σταθμούς βάσης 4G για την ανάπτυξη του δικτύου προφανώς δεν μπορεί να ικανοποιήσει αυτήν την απαίτηση, και το χαμηλό κόστος του LoRa, υψηλή διάρκεια ζωής της μπαταρίας, υψηλή κινητικότητα, και η σταθερότητα της επικοινωνίας κατά την κίνηση υψηλής ταχύτητας την καθιστά μοναδική στον τομέα της ευφυούς εφοδιαστικής. Δείξε το δρόμο.

Στο νέο κύμα ανάπτυξης του Διαδικτύου των Πραγμάτων, στον τομέα των δικτύων ευρείας περιοχής χαμηλής ισχύος, οι ανεπτυγμένες αγορές έχουν ήδη αναπτύξει εφαρμογές σε μεγάλη κλίμακα, και οι εγχώριοι συμμετέχοντες έχουν επίσης χρησιμοποιήσει ανοιχτή σοφία για να προωθήσουν την ανάπτυξη και την ανάπτυξη μεγάλης κλίμακας δικτύων LoRa στην Κίνα. Εφαρμογή, Πιστεύω ότι με την αύξηση των εφαρμογών του κλάδου, this domestic carrier-level LoRa network formed with the concept of sharing economy will also become the core area of ​​the global LoRa layout.

Στο παρόν, the world’s two major Internet of Things networks, NB-IoT και LoRa, αναπτύσσονται ραγδαία. Σύμφωνα με στατιστικά στοιχεία των αρμόδιων υπηρεσιών, περισσότερο από 1,000 Τα προϊόντα εφαρμογών Internet of Things έχουν φτάσει σε διάφορες επαρχίες σε όλο τον κόσμο. Αναφέρεται ότι 70% των επιχειρήσεων αναζητούν ενεργά ώριμες, αξιόπιστα και ταχέως αναπτυσσόμενα προϊόντα IoT. Οι περισσότερες εταιρείες αγοράζουν λύσεις NB-IoT και LoRa IoT από τη MOKOLora. Οι αγορές περιλαμβάνουν πύλες LoRa, ανιχνευτές καπνού, και νερό Δεκάδες προϊόντα IoT όπως η παρακολούθηση, υπέρυθρη ανίχνευση, τοποθέτηση, πρίζες ρεύματος, και τα λοιπά., και την ανάπτυξη προϊόντων NB-IoT και LoRa IoT για λογαριασμό της εταιρείας, προκειμένου να περιληφθεί γρήγορα η επιχείρηση του Διαδικτύου των πραγμάτων και να καταταγεί μεταξύ των κορυφαίων διαδικτυακών πραγμάτων σε πόλεις σε όλο τον κόσμο. “The development of the world Internet of Things sees MOKOLora” situation is gradually taking shape.

ΠεριλήψειςΥ

Δίκτυο ευρείας περιοχής χαμηλής ισχύος (LPWAN) αποτελεί αναπόσπαστο μέρος του Διαδικτύου των Πραγμάτων. Έχει ευέλικτα και επεκτάσιμα χαρακτηριστικά και μπορεί να είναι μεγάλης ή μικρής κλίμακας. Αυτό απαιτείται για το στάδιο ανάπτυξης και εξερεύνησης της βιομηχανίας του Διαδικτύου των Πραγμάτων. Λέγεται ότι είναι η καταλληλότερη τεχνολογία για το Διαδίκτυο των Πραγμάτων. Το LoRa είναι ασφαλές και αξιόπιστο, με δυνατότητες όπως αμφίδρομος έλεγχος ταυτότητας, κρυπτογράφηση από άκρο σε άκρο, και προστασία ακεραιότητας. Είναι περιεκτικό και μελλοντικό σχεδιασμό ασφαλείας, αλλά η ασφάλεια του Διαδικτύου των Πραγμάτων δεν μπορεί να αγνοηθεί, και η βιομηχανία πρέπει να συνεργαστεί και να συνεχίσει να την προωθεί.