Apa itu LoRaWAN?

Apa itu LoRa dan LoRaWAN?

LoRa adalah standar komunikasi baru untuk Internet of Things, yang biasa digunakan untuk transmisi data sinyal kecil dalam jarak yang sangat jauh. Sensor LoRa biasanya memiliki daya rendah, konsumsi daya rendah, dan masa pakai baterai yang lama. LoRa is the abbreviation of the word “Long Range”. Dari namanya, terlihat bahwa fitur utama LoRa adalah jarak transmisi yang jauh. LoRa’s signal modulation scheme, dikembangkan oleh Semtek, memungkinkan margin link yang sangat baik. LoRa’s signal sensitivity is very high, agar LoRa dapat menjaga komunikasi jarak jauh, bahkan di lingkungan yang bising. Mirip dengan teknologi LPAWAN lainnya seperti NB-IoT, LoRa biasanya beroperasi pada kecepatan data yang lebih rendah, yang selanjutnya meningkatkan ruang kepala tautan. Karena kecepatan datanya yang rendah, LoRa tidak cocok untuk skenario yang membutuhkan penundaan data yang tinggi.

LoRaWAN adalah standar komunikasi protokol LPWAN berdasarkan chip LoRa, yang dirancang untuk koneksi IoT jarak jauh. LoRaWAN awalnya bernama LoRaMAC, yang merupakan seperangkat protokol komunikasi dan arsitektur sistem berdasarkan desain jaringan komunikasi jarak jauh LoRa. Menurut protokol komunikasi tradisional, LoRaWAN adalah lapisan MAC, dan LoRa adalah lapisan fisik. LoRaWAN adalah standar jaringan terbuka, dan kontrol akses lapisan tautan datanya (MAC) dipertahankan oleh Aliansi LoRa.

Apa itu gateway LoRaWAN dan server cloud LoRaWAN

Gateway LoRaWAN adalah konektor jaringan LoRa, yang dapat mengubah protokol komunikasi jaringan LoRa ke protokol TCP/IP, dan mengirimkan data perangkat LoRaWAN ke jaringan. Ini mirip dengan menyiapkan router nirkabel industri untuk menghubungkan perangkat WiFi ke jaringan. Gateway biasanya digunakan oleh pengguna atau penyedia solusi dan biasanya digunakan di pusat regional terpencil tanpa jenis cakupan lainnya.

NS Server awan LoRaWAN adalah pusat layanan cloud yang mengelola koneksi dan komunikasi perangkat. Server web dapat berupa server fisik atau server cloud. Ketika server web ada di cloud seperti layanan hosting, the gateway operates in a so-called “packet forwarding” mode, yang baru saja melewati semua paket data LoRa asli di udara ke server web dan server web. Dalam mode ini, semua informasi seperti enkripsi data dan dekripsi paket, manajemen perangkat dan koneksi, analisis dan pemrosesan data disimpan di ECS, yang membuatnya lebih mudah untuk mengelola dan meningkatkan server dan lebih mudah untuk membaca dan memproses data.

Bagaimana cara kerja LoRaWAN

Dalam hal struktur jaringan, LoRaWAN’s wireless protocol is very simple. Struktur jaringannya adalah topologi star, yang kondusif untuk peralatan terminal LoRaWAN untuk meningkatkan jangkauan komunikasi dan mengurangi konsumsi daya. Setelah demonstrasi dan tes, struktur bintang ini lebih cocok untuk skenario aplikasi Internet hal semacam ini dengan konsumsi daya rendah dan area yang luas daripada struktur jaringan.

Tata letak jaringan topologi bintang adalah mode pemrosesan data pusat. Setiap perangkat terminal LoRaWAN mentransmisikan data ke beberapa gateway LoRaWAN, dan kemudian gateway LoRaWAN mengirimkan data ke server pusat. Server pusat mengelola dan memproses data yang dikumpulkan secara terpusat, dan server akan menyelesaikan penjadwalan pesan, investigasi keamanan, dan deteksi redundansi data. Server pusat memberi umpan balik beberapa informasi perangkat terminal LoRaWAN sesuai dengan data sehingga LoRaWAN dapat membuat respons tertentu.

Dua keuntungan nyata dari protokol LoRaWAN

1. Pelacakan yang lebih nyaman: gateway tidak perlu berkomunikasi satu sama lain. Informasi dari simpul terminal disiarkan. Sinyal dari simpul terminal dapat diterima oleh beberapa gateway. Arah dan posisi simpul terminal dapat ditentukan secara kasar sesuai dengan perbedaan waktu antara informasi yang diterima oleh gateway. Logika dan algoritma ini relatif sederhana.
2. Tautan informasi yang lebih sederhana: gateway hanya digunakan sebagai jembatan untuk mewujudkan transmisi informasi antara terminal node dan server. Tidak ada komunikasi timbal balik antara gateway dan gateway, dan tautan informasinya segar dan sederhana.

Jenis perangkat LoRaWAN: Kelas A, Kelas B dan Kelas C

Kelas A adalah operasi asinkron. Karakteristik operasi asinkron adalah tidak perlu mengantri seperti operasi sinkron. Ketika simpul terminal perlu mengirimkan data, itu akan terhubung dengan gateway, daripada menunggu waktu tertentu atau mengantri untuk menyelesaikan tugas utas. Node terminal dalam keadaan tidur sebelum mentransmisikan data. Setelah node menyelesaikan transmisi, itu akan segera memasuki kondisi tidur. Ketika satu node menyelesaikan transmisi, yang lain dapat segera memulai transmisi. Tidak ada kesenjangan dalam komunikasi. Karena kelas A adalah transmisi asinkron, tabrakan tak terhindarkan. Kapasitas maksimum teoritis dari jaringan Aloha murni adalah sekitar 18.4% dari maksimum. Jika dua node bangun pada saat yang sama dan memutuskan untuk mentransmisikan pada saluran yang sama menggunakan pengaturan radio yang sama, mereka akan bertabrakan dan bertabrakan.

Kelas B memungkinkan informasi dikirim ke simpul terminal. Gateway LoRaWAN mengirimkan suar setiap 128 detik. Semua base station LoRaWAN juga mengirim pesan beacon. Jam internal mereka sinkron dan termasuk dalam satu pulsa per detik (1PPS). Satelit sinkronisasi di orbit akan mengirimkan pesan di awal setiap detik, yang dapat menyinkronkan waktu di seluruh dunia. Stasiun pangkalan Lora Wan juga bergantung pada waktu sinkronisasi ini. Setiap beacon yang dikirim oleh gateway mengalokasikan jeda waktu sebesar 128 detik untuk memberi tahu node kapan harus menerima sinyal.

Kelas C memungkinkan node untuk terus mendengarkan untuk waktu yang lama tanpa tidur dan dapat mengirim pesan downlink kapan saja. Kelas C dalam keadaan bangun untuk waktu yang lama dan perlu mengkonsumsi energi untuk mempertahankan keadaan bangun dari node untuk memantau sinyal yang diterima secara real-time. Semua kelas C mengkonsumsi banyak energi dan tidak cocok untuk catu daya baterai. Ini terutama digunakan dalam skenario di mana catu daya bisa stabil.

Mengapa menggunakan LoRaWAN daripada WiFi, Bluetooth, Zigbee, dan banyak lagi

LoRaWAN memiliki skenario aplikasi sendiri dengan WiFi, Bluetooth, ZigBee, ponsel, dll. dalam transmisi jarak jauh, LoRaWAN memiliki keunggulan yang jelas dibandingkan yang lain. Wifi, ZigBee dan Bluetooth menggunakan spektrum 2.4GHz. Keuntungan dari spektrum ini adalah dapat membawa sejumlah besar informasi dan kecepatan yang cepat, tapi itu bukan pilihan yang baik untuk sensor nirkabel.

1. Spektrum 2.4GHz melemah dengan cepat di udara. Sensor jaringan protokol komunikasi ini biasanya memiliki jangkauan koneksi yang sangat pendek, dan penetrasi fisik spektrum 2.4GHz sangat buruk. Sebagian besar sinyal tidak dapat menembus penghalang jalan lain seperti dinding bangunan. Dalam kehidupan sehari-hari, di sudut atau area tertutup seperti basement atau toilet, sinyal WiFi di aula akan sangat lemah atau pada dasarnya tidak ada. Sistem otomatisasi rumah yang menggunakan protokol seperti Zigbee sering mendapati bahwa mereka tidak dapat terhubung ke kamar sebelah. Di samping itu, Peralatan LoRa dapat mencapai jarak beberapa mil di lingkungan terbuka dan dapat bekerja dengan baik melalui rintangan seperti gedung atau peralatan.
2. the 2.4GHz spectrum is very “noisy”, yang berarti ada perangkat 2.4GHz di sekitar kita yang bersaing untuk waktu siaran, yang memengaruhi kualitas tautan. Frekuensi operasi LoRa di Amerika Serikat adalah 915MHz, sehingga tidak akan mengganggu WiFi lokal dan sebagian besar perangkat nirkabel lainnya.
3. Wifi, protokol komunikasi jaringan, sangat buruk dalam manajemen kunci dan pencegahan dan kontrol keamanan jaringan, dan sangat tidak nyaman untuk digunakan pada banyak kesempatan. Sebagai contoh, jika router WiFi yang terhubung ke beberapa perangkat ingin mengubah kata sandi koneksi, Anda perlu mengubah kata sandi koneksi semua perangkat terminal WiFi yang terhubung. Namun, jika perangkat terminal WiFi adalah perangkat elektronik bertenaga baterai kecil yang tidak memenuhi pengguna, sulit untuk terhubung ke server WiFi yang telah mengubah kata sandi. Dalam hidup, WiFi umumnya digunakan pada smartphone, TV pintar, laptop dan perangkat lainnya. Perangkat ini memiliki layar tampilan dan perpustakaan untuk dengan mudah mengubah kata sandi. Tetapi menghubungkan kembali router WiFi sangat sulit untuk sensor bertenaga baterai sederhana.. Di samping itu, LoRaWAN mengonfigurasi dan melindungi peralatan dengan berbagai cara. Kuncinya bukan satu kata sandi yang ditentukan di server web, tetapi berasal dari sensor itu sendiri dan memiliki nilai unik yang dapat diberikan di server web (biasanya di awan). Semua sensor jembatan radio memiliki pasangan ID/kunci yang unik, memungkinkan konfigurasi dan manajemen keamanan yang efisien.
4. Konsumsi baterai perangkat terminal seperti WiFi, Bluetooth, ZigBee dan perangkat seluler seluler relatif tinggi. Perangkat ini mengirimkan sejumlah besar informasi sinyal, dan spektrumnya melemah dengan cepat, dan daya yang ditransmisikan relatif tinggi, untuk memastikan cakupan tertentu. Perangkat ini harus menjaga komunikasi reguler dengan gateway atau stasiun pangkalan untuk mempertahankan status koneksi. Di samping itu, Perangkat LoRaWAN dapat memasuki mode tidur nyenyak dan bangun hanya jika diperlukan untuk mengirim acara baru. Di sebagian besar aplikasi, ini memungkinkan masa pakai baterai selama 5 ke 10 bertahun-tahun.

LoRa adalah teknologi modulasi radio yang digunakan untuk jaringan LAN nirkabel dalam kategori teknologi jaringan LPWA. LoRaWAN adalah jaringan (protokol) yang menggunakan LoRa.

Lihatlah masa depan LoRaWAN

Internet daya rendah lebih banyak digunakan dalam konstruksi kota pintar. Dengan pendalaman konstruksi kota pintar, aplikasi persepsi perkotaan akan semakin diperhatikan. Aplikasi Internet hal semacam ini memiliki poin khusus: koneksi besar, frekuensi komunikasi rendah, konsumsi daya rendah, lingkungan cakupan yang kompleks dan sensitivitas biaya tinggi. Karena itu, Internet hal berdaya rendah lebih cocok untuk persepsi perkotaan Sistem aplikasi Internet hal.

Mengapa teknologi LoRa menarik perhatian industri? Teknologi LoRa memiliki prospek aplikasi yang luas di berbagai bidang dengan kinerja yang sangat baik dan bentuk jaringan yang fleksibel. Selain itu, arsitektur implementasi transmisi jarak jauh LoRa, tiga mode perilaku LoRaWAN, dan arsitektur khas dan penerapan LoRa. Selain sistem pemantauan asap, sistem pemantauan lingkungan daya, sistem pemantauan hemat energi AC dan sistem pemantauan perawatan cerdas, mempopulerkan Internet hal-hal harus didasarkan pada orang-berorientasi. Keselamatan hidup, transportasi dan perawatan medis, pencemaran lingkungan, masalah pangan dan sumber daya manusia adalah semua bidang aplikasi vertikal Internet yang telah lama menjadi perhatian luas, LoRa memiliki lebih banyak keunggulan daripada teknologi komunikasi lainnya dalam skenario ini.

Era interkoneksi segala sesuatu juga era data sebagai raja. Namun, dalam banyak kasus, jika objek cerdas tidak memiliki informasi lokasi yang sesuai, it means that the data is “chaotic” and the available value will be greatly reduced. Dengan perkembangan pesat industri Internet of things dalam dua tahun terakhir, permintaan untuk teknologi pemosisian di berbagai skenario aplikasi Internet of things juga sangat meningkat. Saat sekarang, ada lusinan atau bahkan ratusan jenis teknologi penentuan posisi, dan setiap teknologi pemosisian memiliki kelebihan dan kekurangannya sendiri dan skenario aplikasi yang sesuai.

LoRa berlaku untuk daerah lokal dengan kepadatan lebih tinggi dan memiliki karakteristik relatif mandiri, sinyal lebih kuat dan biaya lebih rendah. Karena itu, LoRa harus mendapat tempat di masa depan pasar samudra biru yang luas dari Internet of things. Adapun prospek pengembangan LoRa ke depan, itu masih tergantung pada promosi bersama orang-orang di industri.