LPWAN mendominasi industri IoT. Seperti namanya, LPWAN adalah sekelompok standar nirkabel yang bertujuan untuk mengoptimalkan dua metrik untuk Internet of Things:
Standar LPWAN berbeda dari jaringan area pribadi nirkabel (PANCI) teknologi seperti Zigbee, Bluetooth, dan lain-lain. Meskipun yang terakhir dapat digunakan untuk Internet of Things, jangkauan dan ruang lingkup penerapannya terbatas. Teknologi LPWAN yang paling berkembang adalah LoRaWAN IoT.
Berdasarkan kebutuhan bandwidth, IoT dibagi menjadi tiga segmen pasar:
Perangkat LoRaWAN dan protokol LoRaWAN yang dapat diakses memungkinkan pengoperasian aplikasi IoT yang cerdas yang menangani beberapa masalah paling mendesak di dunia, termasuk penyimpanan energi, konservasi sumber daya alam, perlindungan polusi, keandalan infrastruktur, kesiapsiagaan bencana, dan banyak lagi. Sistem LoRa Semtech dan protokol LoRaWAN memiliki daftar panjang aplikasi dalam pengukuran cerdas, rumah pintar, rantai pasokan dan logistik yang cerdas, kota pintar, pertanian cerdas, dan daerah lainnya.
Penting untuk dicatat bahwa LoRa bukanlah implementasi LPWAN itu sendiri. Chip yang memungkinkan modulasi dikenal sebagai LoRa. Dalam pengaturan jaringan apa pun, lapisan MAC diperlukan untuk mengatur jaringan. Aliansi LoRa mempertahankan lapisan MAC LoRaWAN yang identik dengan chip LoRa. Sedangkan istilah LoRa sering digunakan untuk diterapkan pada keseluruhan protokol, dokumen ini akan menggunakan deskripsi ketat tentang LoRa untuk membedakan Tautan Simfoni Link Labs, yang menggunakan lapisan MAC eksklusif di atas chip LoRa.
Spesifikasi LoRaWAN IoT adalah jenis Teknologi LoRa yang menggunakan jaringan area luas berdaya rendah (LPWAN) protokol. Protokol LoRaWAN menggunakan spektrum radio di Medical (ALIRAN) Industri, dan pita Ilmiah untuk menghubungkan barang-barang yang dioperasikan dengan baterai secara nirkabel ke Internet di negara bagian, Nasional, atau jaringan global. Protokol LoRaWAN bersama dengan parameter lapisan fisik LoRa perangkat-ke-infrastruktur ditentukan dalam spesifikasi ini, yang memungkinkan interoperabilitas yang lancar antar perangkat.
Dalam arsitektur jaringan IoT LoRaWAN, yang diimplementasikan dalam topologi star-star, gateway mengirimkan pesan antara perangkat akhir dan prosesor jaringan pusat. Lapisan fisik LoRa menggunakan nirkabel untuk memanfaatkan Jarak Jauh, memungkinkan komunikasi titik tunggal antara perangkat akhir dan satu atau lebih gateway. Konektivitas dua arah dimungkinkan di kedua jenis, dan grup multicast didukung untuk penggunaan spektrum yang efektif selama tugas seperti Firmware Over The Air (FOTO) pembaruan atau pesan pengiriman massal lainnya.
Perangkat Akhir
Untuk membangun perangkat akhir yang akan mengikat jaringan LoRaWAN IoT, produsen komputer akan bergantung pada standar LoRa Alliance dan program kualifikasi. Mereka juga dapat mencapai waktu yang lebih cepat ke pasar dengan menggunakan penawaran Desain Referensi mapan yang ditawarkan oleh vendor tertentu, berdasarkan pengalaman mereka di LoRa di jaringan IoT, untuk secara efektif menggabungkan jaringan LoRaWAN dalam desain mereka, serta mendapatkan praktik terbaik untuk komunikasi komputer dan pertukaran data di jaringan.
Jaringan Radio
Gateway IoT LoRaWAN, yang dapat menampung banyak sensor dan memungkinkan penyebaran jaringan pribadi dan publik, bisa digunakan dimana saja. Gateway memungkinkan komunikasi dua arah dan dapat memproses pesan dari sejumlah besar perangkat akhir sensor berbasis LoRa secara bersamaan. Karena gateway LoRa lebih murah daripada BTS seluler, memperluas bandwidth jaringan semudah memasang lebih banyak gateway. Gateway dapat menerima apa saja dari 8 ke 64 saluran, memungkinkan jaringan untuk menangani jutaan pesan setiap hari. Efisiensi jaringan radio (liputan, kekokohan, pertunjukan, waktu aktif, dan keandalan) berbanding lurus dengan kualitas gateway.
Jaringan Pusat
Server Jaringan IoT LoRaWAN (LNS) dapat dipasang di tempat atau dihosting di platform cloud. Ini mengarahkan paket yang diperoleh dari beberapa gateway ke server aplikasi setelah memprosesnya. Untuk menyebarkan dan mengoperasikan jaringan LoRaWAN IoT berkinerja tinggi, Anda akan membutuhkan sumber daya yang kuat untuk melacak, menyesuaikan, kontrol, dan memecahkan masalah gateway, serta memberikan QoS jaringan yang diinginkan. Beberapa penyedia menyediakan rangkaian lengkap alat manajemen, disebut Sistem Pendukung Operasi (kita), berdasarkan keahlian jaringan seluler, untuk secara efektif mengatur seluruh jaringan secara real-time dan menjamin ketersediaannya yang sempurna untuk pemrosesan data yang sangat penting.
Server Aplikasi
API dapat digunakan untuk menggabungkan fitur Radio Access Network secara langsung ke dalam repositori dan dasbor aplikasi, membuatnya lebih mudah untuk mengatur dan mengelola jaringan LoRa dan IoT. Pemilik bisnis harus memperluas kemampuan server aplikasi dengan layanan bernilai tambah seperti akses perangkat akhir atau geolokasi, serta menciptakan layanan inovatif yang menghasilkan sumber pendapatan tambahan, untuk memanfaatkan teknologi radio dan jaringan inti yang terbaik.
LoRaWAN IoT menggunakan tiga kelas perangkat dalam komunikasi jarak jauh.
Kelas A (wajib untuk semua).
Perangkat Kelas A membuka dua jendela waktu penerimaan singkat setelah setiap transmisi (ditunjuk sebagai RX1 dan RX2).
Interval dari akhir transmisi hingga pembukaan jendela pertama dan kedua dapat dikonfigurasi, tetapi harus sama untuk semua perangkat di jaringan yang diberikan (RECEIVE_DELAY1, RECEIVE_DELAY2). Saluran frekuensi dan kecepatan transmisi yang digunakan untuk slot RX1 dan RX2 mungkin berbeda. Nilai yang disarankan diberikan dalam dokumen terpisah – “Parameter Regional LoRaWAN” tersedia di situs web Aliansi LoRa.
Perangkat Kelas A adalah konsumsi daya terendah, tetapi untuk mentransfer pesan dari server ke perangkat akhir, Anda harus menunggu pesan keluar berikutnya dari perangkat ini.
Kelas B (Suar)
Selain jendela penerimaan yang ditentukan untuk perangkat Kelas A, Perangkat Kelas B membuka jendela penerimaan tambahan sesuai jadwal. Untuk menyinkronkan waktu pembukaan tambahan, menerima jendela, gateway memancarkan suar. Semua gateway yang merupakan bagian dari jaringan yang sama harus memancarkan beacon secara bersamaan. Beacon berisi pengidentifikasi jaringan dan cap waktu (UTC).
Penggunaan kelas B memastikan bahwa saat polling titik akhir, penundaan respons tidak akan melebihi jumlah tertentu yang ditentukan oleh periode suar.
Kelas C (Kontinu)
Perangkat Kelas C berada dalam mode terima hampir sepanjang waktu, kecuali untuk interval ketika mereka mengirimkan pesan. Kecuali untuk jendela waktu RX1, terminal menggunakan RX2 menerima parameter.
Kelas C dapat digunakan di mana tidak perlu menghemat energi dengan sekuat tenaga (meteran listrik) atau di mana perlu untuk melakukan polling perangkat terminal pada waktu yang sewenang-wenang.
Dengan memilih tarif data, Anda akan membuat tradeoff yang kompleks antara rentang kontak dan durasi pesan. lebih-lebih lagi, teknologi spread spectrum memastikan bahwa konektivitas dengan beberapa DR tidak bertentangan satu sama lain, menghasilkan serangkaian saluran "kode" interaktif yang meningkatkan throughput gateway. Server jaringan LoRaWAN menggunakan Adaptive Data Rate (ADR) skema untuk memantau pengaturan DR dan kapasitas output RF per setiap titik akhir secara independen untuk mengoptimalkan masa pakai baterai titik akhir dan total bandwidth jaringan.
Otentikasi Perangkat:
Ada dua teknik verifikasi yang didukung oleh LoRa.
Kunci sesi jaringan dan program, serta alamat jaringan komputer 32-bit yang telah dialokasikan sebelumnya, digunakan untuk mengkonfigurasi perangkat, mirip dengan alokasi alamat IP statis.
OTAA memungkinkan perangkat untuk mengirimkan permintaan komunikasi ke server jaringan, yang kemudian mengotentikasi komputer dan memberikan alamat serta token untuk mendapatkan kunci sesi. Kunci sesi jaringan dan aplikasi diperoleh selama prosedur koneksi dari kunci aplikasi publik yang sebelumnya disediakan pada perangkat.
Bandwidth tidak berpengaruh pada tingkat kicauan LoRa. Tingkat kicauannya adalah, sebenarnya, sebanding dengan bandwidth. Mengingat bahwa simbol LoRa terdiri dari kicauan 2SF yang mencakup seluruh pita frekuensi (SF menunjukkan faktor penyebaran log2), interaksi antara amplitudo kicauan dan bandwidth memiliki banyak implikasi:
Untuk menyampaikan bingkai fisik, LoRa menggunakan struktur dasar:
Setiap pesan dimulai dengan pembukaan kicauan atas yang mengkodekan kata sinkronisasi dengan menutupi seluruh pita frekuensi. Istilah "sinkronisasi" membedakan jaringan LoRa dari jaringan yang beroperasi dalam rentang frekuensi yang sama.
Header opsional menentukan ukuran muatan, tingkat kode, dan apakah ada CRC muatan atau tidak.
Header diikuti oleh payload dan CRC opsional.
Meningkatnya penggunaan LoRa untuk Internet of Things mempengaruhi, mengubah, dan mengelola dunia kita di sekitar kita. Teknologi ini telah memungkinkan kemajuan signifikan dalam pertukaran cepat data yang andal, dan telah menghasilkan peningkatan produktivitas untuk organisasi mulai dari perusahaan kecil hingga kota besar. Bagian di bawah ini membahas pentingnya teknologi LoRa.
Seolah-olah teknologi IoT semakin matang, dan ada berbagai alasan mengapa jaringan berbasis LoRa semakin menjadi jaringan pilihan bagi para insinyur desain yang mengerjakan berbagai aplikasi IoT mutakhir. Tentu saja, keandalan, keamanan, dan skalabilitas itu penting, tetapi kemampuan teknologi untuk beroperasi pada jarak hingga 20 kilometer sambil menggunakan sebagian kecil dari daya yang dibutuhkan oleh platform lain juga menarik. Karakteristik ini membuat LoRa ideal untuk transmisi data dua arah di seluruh gedung pintar, kota pintar, dan bahkan antar negara, dan mereka akan memungkinkan IoT memainkan peran yang semakin penting dalam kehidupan hampir semua orang.
Karena kecepatan dan kekuatan sinyalnya yang tak tertandingi, 5Teknologi G semakin populer. Ini akan memungkinkan perangkat yang terhubung untuk berbagi data hingga 50% lebih cepat dan dalam potongan yang jauh lebih besar, membuka jalan bagi revolusi di semua industri.
Untuk membuat jaringan 5G di lokasi tertentu, jaringan tertentu harus dibangun dari bawah ke atas. Terlepas dari kenyataan bahwa 5G datang sebelum 4G, perlu router modern, jaringan kain, dan menara pemancar.
Infrastruktur ini mahal dan membutuhkan banyak waktu untuk dipasang. Menurut Komisi Eropa, membawa 5G ke kota mana pun di Eropa akan menelan biaya €500 miliar.
lebih-lebih lagi, pelanggan dan pemasok telah suam-suam kuku mengenai teknologi 5G sejauh ini karena efek yang ditetapkan pada kesehatan manusia.
LoRa/LoRaWAN akan melakukan banyak aktivitas yang sama seperti 5G, meskipun dengan kecepatan yang lebih lambat dan lebih murah. Diragukan bahwa Anda akan menggunakan LoRa untuk mengirimkan video atau audio. Kecepatan LoRa adalah antara 0.3 dan 27 kilobit per detik, yang memastikan bahwa transmisi gambar akan memakan waktu berjam-jam dan streaming video akan memakan waktu puluhan tahun.
LoRa, di samping itu, memiliki banyak aplikasi lain.
Sistem ini dibuat untuk sensor IoT industri, bukan untuk elektronik konsumen. Ini digunakan untuk mengirim paket data kecil (sekitar 240 byte) dan tidak memiliki tumpukan IP jaringan. Hasil dari, LoRa akan menyampaikan suhu, kelembaban, getaran, penerangan, dan detail terkait lainnya.
IOT pita sempit (NB-IoT) jaringan digunakan oleh komputer tertentu yang mendukung LoRa. NB-IoT adalah jaringan area luas berdaya rendah (LPWAN) spesifikasi yang ditetapkan oleh organisasi yang sama yang memproduksi protokol 4G dan 5G.
Dengan kata lain, ini adalah teknologi seluler yang:
NB-IoT tidak memerlukan pembangunan beberapa infrastruktur tertentu; itu hanya membutuhkan instalasi aplikasi. Hasil dari, jaringan seperti ini akan dengan cepat berkembang untuk menjangkau jutaan pengguna. Namun, dibandingkan dengan sistem LoRa, jumlah perangkat tersebut jauh lebih kecil.
Kelemahan terbesar adalah NB-IoT mengkonsumsi banyak listrik, yang menyebabkan baterai baterai cepat mati.
NB-IoT bergantung pada enkripsi hop-by-hop, yang semakin menjadi kuno, sementara LoRaWAN menggunakan enkripsi ujung ke ujung, yang merupakan mekanisme protokol keamanan baru.
AWS LoRaWAN IoT adalah masa depan LoRaWAN. AWS menyatukan LoRa dan IoT untuk membentuk satu platform cloud yang dapat dikelola. Melalui gateway LoRaWAN, Perangkat LoRaWAN terhubung dengan AWS IoT Core. Aturan AWS IoT akan mengirimkan pesan sistem LoRaWAN ke sumber daya AWS lainnya dan memprosesnya untuk memformat hasilnya.
Kebijakan layanan dan sistem yang diperlukan AWS IoT Core untuk mengontrol dan terhubung dengan gateway dan perangkat LoRaWAN dikelola oleh LoRaWAN AWS IoT Core. Tujuan yang menentukan aturan AWS IoT yang mengirimkan data sistem ke penyedia lain juga dikelola oleh LoRaWAN IoT Core.
LoRa adalah spektrum penyebaran frekuensi yang dipatenkan. Di dalam 2008, Perusahaan Prancis Cycleo mematenkan teknologinya, dan masuk 2012 Semtech membelinya. Sejak saat itu, LoRaWAN lepas landas. Semtech berhasil menarik perhatian IBM dan Cisco dalam teknologi baru, yang kemudian masuk ke Aliansi LoRa.
LoRaWAN (Jaringan area luas Jarak Jauh) dikerahkan dalam spektrum frekuensi bebas lisensi.
Perangkat di jaringan LoRaWAN mengirimkan data secara asinkron untuk dikirim ke gateway. Beberapa gateway yang menerima informasi ini kemudian mengirim paket data ke server terpusat di jaringan, dan dari sana ke server aplikasi.
Aliansi LoRa adalah yang mengontrol protokol di seluruh dunia. Aliansi menyatukan 500 perusahaan perangkat keras dan perangkat lunak dan operator LoRaWAN.
Layanan komunikasi LoRaWAN disediakan oleh 42 operator di lebih dari 250 kota di seluruh dunia.
The “parameter keterampilan mereka tidak jauh berbeda” (saluran yang menghubungkan perangkat akhir ke titik akses operator), dibangun menggunakan teknologi LoRaWAN, dapat dicirikan oleh tiga fitur:: "jauh, otonom dalam jangka waktu yang lama, dan hemat”.
Jaringan LoRaWAN memiliki kecepatan penyebaran yang tinggi (dari dua hari) dan komisioning sederhana. Topologi bintang menciptakan radius cakupan yang besar untuk setiap stasiun pangkalan dan menghilangkan peralatan perantara.
Terima kasih kepada ADR (Kecepatan Data Penyetelan Otomatis) mode, perangkat akhir hanya aktif selama transfer data. Ini, ditambah dengan rendahnya daya pemancar itu sendiri, memungkinkan perangkat berfungsi secara mandiri hingga 10 tahun dari satu baterai, serta menambah jumlah perangkat yang berkomunikasi dengan satu stasiun pangkalan dan menskalakan jaringan.
Rendahnya biaya BTS dan node akhir memungkinkan beberapa solusi diimplementasikan hingga 10 kali lebih murah dibandingkan dengan sistem arus rendah seperti ZigBee atau GSM / GPRS.
LoRa adalah standar terbuka, dan ini menghindari monopoli dan ketergantungan pada produsen peralatan tertentu. Keuntungan lain dari keterbukaan adalah penyatuan pengembang dan produsen yang menggunakan teknologi ini dalam aliansi, yang memungkinkannya untuk mengembangkan dan mempromosikannya lebih cepat dan lebih efisien.
Karena karakteristik ini, LoRaWAN sangat ideal untuk sistem dengan persyaratan tinggi untuk stabilitas komunikasi jarak jauh dan konsumsi daya rendah, memungkinkan perangkat akhir untuk bekerja secara mandiri dan tanpa mengisi ulang untuk waktu yang lama. Dengan demikian, berbagai jenis perangkat dapat dirakit menjadi satu sistem – lampu jalan, perangkat pengukuran untuk konsumsi perumahan dan layanan komunal (listrik, air, gas, panas), armada kendaraan (kontrol gerakan, konsumsi bahan bakar), perangkat keamanan (kontrol akses), dll. , serta menciptakan solusi baru yang mendasar di bidang layanan komunikasi, pemantauan, telematika, telemekanika, pengiriman, ASKUE, APCS, sistem rumah pintar dan kota pintar, dll.
LoRaWAN biasanya didistribusikan dalam spektrum yang tidak berlisensi, memungkinkan setiap orang untuk membangun jaringan IoT/LPWAN berbasis LoRaWAN. Tiga model implementasi dimungkinkan sebagai hasil dari ini:
Berbasis operator: Di bawah model konvensional ini, operator berinvestasi dalam membangun jaringan nasional dan hanya menyediakan layanan konektivitas kepada pelanggannya.
Berbasis perusahaan: Karena LoRaWAN beroperasi dalam spektrum yang tidak berlisensi dan gateway relatif murah dan mudah dipasang, model ini memungkinkan pelanggan komersial untuk mengatur jaringan pribadi mereka sendiri.
Model hibrida: Karena desainnya yang terbuka, LoRaWAN membuat paradigma hybrid yang paling menarik, yang tidak layak atau sulit dalam teknologi LPWA atau IoT Seluler saingan lainnya (karena spektrum berlisensi). Di dalam 3GPP, ada proyek seperti CBRS, namun mereka masih dalam pengerjaan dan jauh dari siap untuk penerapan IoT skala besar. Model ini memungkinkan kolaborasi publik-swasta untuk berbagi pengeluaran dan penjualan jaringan sambil tetap memperkuat jaringan di mana aplikasi dan layanan paling umum. Karena beberapa gateway akan menerima pesan LoRaWAN, dan server jaringan menghilangkan redundansi, model ini mungkin. Dalam situasi di mana jaringan dioperasikan oleh beberapa operator/perusahaan, Aliansi LoRa telah menerima arsitektur jelajah yang memungkinkan operator berbagi jaringan. Model ini mengurangi pengeluaran operator sambil tetap menyediakan model bisnis transformatif untuk menerapkan kemampuan IoT di tempat yang paling dibutuhkan. Kami mengilustrasikan bagaimana potensi LoRaWAN meningkat secara signifikan dengan kepadatan gateway di bagian akhir makalah ini.
Bangunan pintar mengubah kehidupan dan pekerjaan kita dengan menawarkan tingkat kenyamanan yang belum pernah ada sebelumnya, efisiensi, dan…
IoT telah menjadi kekuatan transformatif di dunia kita yang saling terhubung. It’s like the magical key…
Bayangkan dunia tanpa cahaya...menakutkan, Kanan? We’d all be stumbling around in the dark like…
Masuki dunia otomatisasi kantor pintar yang menakjubkan, where technology takes center stage and…
Hutan bisa jadi sulit untuk diawasi. Mereka besar, and the tangle of…
Stres air yang disebabkan oleh panas yang hebat dapat merusak pertumbuhan tanaman, especially for small…