Que es LoRaWAN?

¿Qué es LoRa y LoRaWAN??

LoRa es un nuevo estándar de comunicación para el Internet de las Cosas, que se usa comúnmente para la transmisión de datos de señal pequeña a distancias muy largas. Los sensores LoRa suelen tener baja potencia, bajo consumo de energía, y batería de larga duración. LoRa is the abbreviation of the word “Long Range”. Por el nombre, se puede ver que la característica principal de LoRa es la larga distancia de transmisión. LoRa’s signal modulation scheme, desarrollado por semtech, permite un excelente margen de enlace. LoRa’s signal sensitivity is very high, para que LoRa pueda mantener una comunicación a larga distancia, incluso en entornos ruidosos. Similar a otras tecnologías LPAWAN como NB-IoT, LoRa generalmente opera a velocidades de datos más bajas, lo que aumenta aún más el espacio libre del enlace. Debido a su baja tasa de datos, LoRa no es adecuado para escenarios que requieren un alto retraso de datos.

LoRaWAN es un estándar de comunicación del protocolo LPWAN basado en el chip LoRa, que está diseñado para la conexión IoT remota. LoRaWAN originalmente se llamaba LoRaMAC, que es un conjunto de protocolos de comunicación y arquitectura de sistema basados ​​en el diseño de red de comunicación de larga distancia LoRa. Según el protocolo de comunicación tradicional, LoRaWAN es la capa MAC, y LoRa es la capa física. LoRaWAN es un estándar de red abierto, y su control de acceso a la capa de enlace de datos (MAC) es mantenida por el Alianza LoRa.

¿Qué son las puertas de enlace LoRaWAN y los servidores en la nube LoRaWAN?

La puerta de enlace LoRaWAN es un conector de red LoRa, que puede convertir el protocolo de comunicación de red LoRa al protocolo TCP/IP, y transmitir los datos del dispositivo LoRaWAN a la red. Esto es similar a configurar un enrutador inalámbrico industrial para conectar dispositivos WiFi a la red.. Las puertas de enlace generalmente las implementan los usuarios o los proveedores de soluciones y generalmente se implementan en centros regionales remotos sin otros tipos de cobertura..

los Servidor en la nube LoRaWAN es un centro de servicios en la nube que gestiona las conexiones y las comunicaciones de los dispositivos. El servidor web puede ser un servidor físico o un servidor en la nube. Cuando el servidor web está en la nube como el servicio de alojamiento, the gateway operates in a so-called “packet forwarding” mode, que simplemente pasa todos los paquetes de datos LoRa originales en el aire al servidor web y al servidor web. En este modo, toda la información, como el cifrado de datos y el descifrado de paquetes, gestión y conexión de dispositivos, El análisis y el procesamiento de datos se almacenan en el ECS., lo que facilita la gestión y actualización del servidor y facilita la lectura y el procesamiento de datos.

¿Cómo funciona LoRaWAN?

En términos de estructura de red, LoRaWAN’s wireless protocol is very simple. Su estructura de red es una topología en estrella., que es propicio para el equipo terminal LoRaWAN para aumentar el rango de comunicación y reducir el consumo de energía. Después de la demostración y la prueba, esta estructura en estrella es más adecuada para este tipo de escenario de aplicación de Internet de las cosas con bajo consumo de energía y área grande que la estructura de la red.

El diseño de red de la topología en estrella es el modo de procesamiento de datos central. Cada dispositivo terminal LoRaWAN transmite los datos a múltiples puertas de enlace LoRaWAN, y luego la puerta de enlace LoRaWAN transmite los datos al servidor central. El servidor central gestiona y procesa de forma centralizada los datos recopilados., y el servidor completará la programación del mensaje, investigación de seguridad, y detección de redundancia de los datos. El servidor central retroalimenta cierta información del equipo terminal LoRaWAN de acuerdo con los datos para que LoRaWAN pueda dar una determinada respuesta.

Dos ventajas obvias del protocolo LoRaWAN

1. Seguimiento más conveniente: las puertas de enlace no necesitan comunicarse entre sí. La información del nodo terminal se difunde. La señal de un nodo terminal puede ser recibida por múltiples pasarelas.. La dirección y la posición del nodo terminal se pueden determinar aproximadamente de acuerdo con la diferencia de tiempo entre la información recibida por la puerta de enlace. Esta lógica y algoritmo son relativamente simples..
2. Enlace de información más sencillo: la puerta de enlace solo se utiliza como puente para realizar la transmisión de información entre el terminal de nodo y el servidor. No hay comunicación mutua entre la puerta de enlace y la puerta de enlace., y el enlace de información es fresco y simple.

Tipos de dispositivos LoRaWAN: Clase A, Clase B y Clase C

La clase A es una operación asincrónica. La característica de la operación asíncrona es que no necesita hacer cola como una operación síncrona.. Cuando el nodo terminal necesita transmitir datos, se conectará con la puerta de enlace, en lugar de esperar una hora específica o hacer cola para completar las tareas del hilo. El nodo terminal está en estado de suspensión antes de transmitir datos.. Después de que el nodo completa la transmisión, entrará inmediatamente en el estado de reposo. Cuando un nodo completa la transmisión, el otro puede iniciar la transmisión inmediatamente. No hay brecha en la comunicación.. Dado que la clase A es transmisión asíncrona, la colisión es inevitable. La capacidad máxima teórica de una red Aloha pura se trata de 18.4% del máximo. Si dos nodos se despiertan al mismo tiempo y deciden transmitir en el mismo canal usando la misma configuración de radio, chocarán y chocarán.

La clase B permite enviar información al nodo terminal.. La puerta de enlace LoRaWAN envía una baliza cada 128 segundos. Todas las estaciones base LoRaWAN también envían mensajes de baliza. Sus relojes internos son sincrónicos y pertenecen a un pulso por segundo. (1PPS). El satélite de sincronización en órbita transmitirá un mensaje al comienzo de cada segundo, que puede sincronizar la hora en todo el mundo. La estación base Lora Wan también depende de este tiempo de sincronización. Cada baliza enviada por la puerta de enlace asigna un intervalo de tiempo de 128 segundos para decirle al nodo cuándo recibir la señal.

La clase C permite que el nodo siga escuchando durante mucho tiempo sin dormir y puede enviar mensajes de enlace descendente en cualquier momento. La clase C está en estado de activación durante mucho tiempo y necesita consumir energía para mantener el estado de activación del nodo para monitorear la señal recibida en tiempo real.. Toda la clase C consume mucha energía y no es apta para alimentación por batería.. Se utiliza principalmente en escenarios donde la fuente de alimentación puede ser estable..

Por qué usar LoRaWAN en lugar de WiFi, Bluetooth, Zigbee, y más

LoRaWAN tiene sus propios escenarios de aplicación con WiFi, Bluetooth, ZigBee, teléfonos móviles, etc. en transmisión de larga distancia, LoRaWAN tiene ventajas obvias sobre los demás. Wifi, ZigBee y Bluetooth utilizan un espectro de 2,4 GHz. La ventaja de este espectro es que puede transportar una gran cantidad de información y una gran velocidad., pero no es una buena opción para sensores inalámbricos.

1. pero no es una buena opción para sensores inalámbricos. pero no es una buena opción para sensores inalámbricos, pero no es una buena opción para sensores inalámbricos. pero no es una buena opción para sensores inalámbricos. pero no es una buena opción para sensores inalámbricos, pero no es una buena opción para sensores inalámbricos, pero no es una buena opción para sensores inalámbricos. Los sistemas de automatización del hogar que usan protocolos como Zigbee a menudo encuentran que no pueden conectarse a la habitación contigua. Por otro lado, El equipo LoRa puede alcanzar distancias de varios kilómetros en un entorno al aire libre y puede funcionar bien a través de obstáculos como edificios o equipos..
2. the 2.4GHz spectrum is very “noisy”, lo que significa que hay dispositivos de 2,4 GHz a nuestro alrededor que compiten por el tiempo de transmisión, que afecta la calidad del enlace. La frecuencia de funcionamiento de LoRa en los Estados Unidos es de 915 MHz., para que no interfiera con el WiFi local y la mayoría de los otros dispositivos inalámbricos.
3. Wifi, un protocolo de comunicación de red, es muy deficiente en la gestión de claves y la prevención y el control de la seguridad de la red, y es muy inconveniente de usar en muchas ocasiones. Por ejemplo, si un enrutador WiFi conectado a varios dispositivos desea cambiar la contraseña de conexión, debe cambiar la contraseña de conexión de todos los dispositivos terminales WiFi conectados. Sin embargo, si el dispositivo terminal WiFi es un pequeño dispositivo electrónico alimentado por batería que no satisface al usuario, es difícil conectarse al servidor WiFi que ha cambiado la contraseña. En la vida, El WiFi se usa generalmente en teléfonos inteligentes., televisores inteligentes, laptops y otros dispositivos. Estos dispositivos tienen pantallas de visualización y bibliotecas para cambiar fácilmente las contraseñas.. Pero volver a conectar el enrutador WiFi es muy difícil para sensores simples que funcionan con baterías.. Por otro lado, LoRaWAN configura y protege el equipo de diferentes formas. La clave no es una contraseña única definida en el servidor web., pero se deriva del propio sensor y tiene un valor único que se puede suministrar en el servidor web (generalmente en la nube). Todos los sensores de puente de radio tienen un par de clave / ID único, permitiendo una configuración y gestión de seguridad eficiente.
4. El consumo de batería de dispositivos terminales como WiFi., Bluetooth, ZigBee y los dispositivos móviles móviles son relativamente altos. Estos dispositivos envían una gran cantidad de información de señal., y el espectro se debilita rápidamente, y la potencia transmitida es relativamente alta, para asegurar una cierta cobertura. pero no es una buena opción para sensores inalámbricos. Por otro lado, pero no es una buena opción para sensores inalámbricos. pero no es una buena opción para sensores inalámbricos, pero no es una buena opción para sensores inalámbricos 5 para 10 años.

LoRa es una tecnología de modulación de radio utilizada para redes LAN inalámbricas en la categoría de tecnología de red LPWA. LoRaWAN es una red (protocolo) que usa LoRa.

Mire hacia el futuro de LoRaWAN

El Internet de las cosas de bajo consumo se utiliza más en la construcción de ciudades inteligentes. Con la profundización de la construcción de ciudades inteligentes, Se prestará cada vez más atención a las aplicaciones de percepción urbana.. Este tipo de aplicación de Internet de las cosas tiene sus puntos especiales: gran conexión, baja frecuencia de comunicación, bajo consumo de energía, entorno de cobertura complejo y sensibilidad de alto costo. Por lo tanto, Internet de las cosas de baja potencia es más adecuado para la percepción urbana Sistema de aplicación de Internet de las cosas.

¿Por qué la tecnología LoRa llama la atención de la industria?? La tecnología LoRa tiene una amplia perspectiva de aplicación en muchos campos con un rendimiento excelente y una forma de red flexible. Además, la arquitectura de implementación de la transmisión de larga distancia LoRa, los tres modos de comportamiento de LoRaWAN, y la típica arquitectura y aplicación de LoRa. Además de los sistemas de monitoreo de humo, sistemas de monitoreo del entorno de energía, sistemas de control de ahorro de energía de aire acondicionado y sistemas de control de cuidados inteligentes, la popularización de la Internet de las cosas debería basarse en una orientación hacia las personas. Seguridad vital, transporte y tratamiento médico, contaminación ambiental, Los problemas alimentarios y los recursos humanos son todos campos de aplicación verticales de Internet de las cosas que han estado muy preocupados durante mucho tiempo., LoRa tiene más ventajas que otras tecnologías de comunicación en estos escenarios.

La era de la interconexión de todas las cosas es también la era de los datos como el rey. Sin embargo, en muchos casos, si los objetos inteligentes no tienen la información de ubicación correspondiente, it means that the data is “chaotic” and the available value will be greatly reduced. Con el vigoroso desarrollo de la industria de Internet de las cosas en los últimos dos años, La demanda de tecnología de posicionamiento en varios escenarios de aplicaciones de Internet de las cosas también ha aumentado considerablemente.. Actualmente, hay docenas o incluso cientos de tipos de tecnología de posicionamiento, y cada tecnología de posicionamiento tiene sus propias ventajas y desventajas y escenarios de aplicación adecuados.

LoRa es aplicable a áreas locales con mayor densidad y tiene las características de relativamente independiente, señal más fuerte y menor costo. Por lo tanto, LoRa debe tener un lugar en el futuro amplio mercado del océano azul del Internet de las cosas. En cuanto a la perspectiva de desarrollo futuro de LoRa, todavía depende de la promoción conjunta de personas en la industria.