LoRaWANとは?

LoRaとLoRaWANとは何ですか?

LoRa モノのインターネットのための新しい通信規格です, 非常に長距離にわたる小信号データ伝送に一般的に使用されます。. LoRa センサーは通常、電力が低いです, 低消費電力, と長いバッテリー寿命. LoRa is the abbreviation of the word “Long Range”. 名前から, LoRa の主な特徴は長い伝送距離であることがわかります。. LoRa’s signal modulation scheme, セムテック社が開発した, 優れたリンクマージンを実現. LoRa’s signal sensitivity is very high, LoRa が長距離通信を維持できるようにする, 騒がしい環境でも. 他の LPAWAN テクノロジーと同様 NB-IoT, LoRa は通常、より低いデータ レートで動作します, これによりリンクヘッドルームがさらに増加し​​ます. データレートが低いため, LoRa は、高いデータ遅延が必要なシナリオには適していません.

LoRaWANは、LoRaチップをベースとしたLPWANプロトコルの通信規格です。, リモートIoT接続用に設計されています. LoRaWAN はもともと LoRaMAC と呼ばれていました, LoRa長距離通信ネットワーク設計に基づいた一連の通信プロトコルとシステムアーキテクチャです。. 従来の通信プロトコルによると, LoRaWAN は MAC 層です, LoRa は物理層です. LoRaWANはオープンネットワーク標準です, およびそのデータリンク層のアクセス制御 (マック) によって維持されています ローラ・アライアンス.

LoRaWAN ゲートウェイおよび LoRaWAN クラウド サーバーとは何ですか

LoRaWAN ゲートウェイは LoRa ネットワーク コネクタです, LoRa ネットワーク通信プロトコルを TCP/IP プロトコルに変換できます。, LoRaWAN デバイスのデータをネットワークに送信します. これは、WiFiデバイスをネットワークに接続するための産業用ワイヤレスルーターのセットアップに似ています. ゲートウェイは通常、ユーザーまたはソリューション プロバイダーによって展開され、他の種類のサービスが適用されない遠隔地センターに展開されます。.

NS LoRaWANクラウドサーバー デバイスの接続と通信を管理するクラウド サービス センターです。. Web サーバーは物理サーバーまたはクラウド サーバーにすることができます. Webサーバーがホスティングサービスのようにクラウドにある場合, the gateway operates in a so-called “packet forwarding” mode, これは、空中のすべての元のLoRaデータパケットをWebサーバーとWebサーバーに渡すだけです。. このモードでは, データの暗号化やパケットの復号化などのすべての情報, デバイスの管理と接続, データの分析と処理はECSに保存されます, これにより、サーバーの管理とアップグレードが容易になり、データの読み取りと処理が容易になります。.

LoRaWANはどのように機能しますか

ネットワーク構造の観点から, LoRaWAN’s wireless protocol is very simple. そのネットワーク構造はスタートポロジーです, これは、通信範囲を拡大し、消費電力を削減するためのLoRaWAN端末機器に役立ちます. デモンストレーションとテストの後, このスター構造は、グリッド構造よりも消費電力が少なく、面積が大きいこの種のモノのインターネットアプリケーションシナリオに適しています。.

スタートポロジのネットワークレイアウトは、中央のデータ処理モードです. 各LoRaWAN端末デバイスはデータを複数のLoRaWANゲートウェイに送信します, 次に、LoRaWANゲートウェイがデータを中央サーバーに送信します. 中央サーバーは、収集されたデータを一元的に管理および処理します, サーバーはメッセージのスケジューリングを完了します, セキュリティ調査, データの冗長性検出. 中央サーバーは、データに従ってLoRaWAN端末機器の情報をフィードバックし、LoRaWANが特定の応答を行えるようにします。.

LoRaWAN プロトコルの 2 つの明らかな利点

1. より便利な追跡: ゲートウェイは相互に通信する必要はありません. ターミナルノードの情報がブロードキャストされます. ターミナルノードの信号は、複数のゲートウェイで受信できます. ターミナルノードの方向と位置は、ゲートウェイが受信した情報間の時間差に応じて大まかに決定できます。. このロジックとアルゴリズムは比較的単純です.
2. より簡単な情報リンク: ゲートウェイは、ノード端末とサーバー間の情報伝送を実現するためのブリッジとしてのみ使用されます。. ゲートウェイとゲートウェイの間に相互通信はありません, 情報リンクは新鮮でシンプルです.

LoRaWAN デバイスの種類: クラスA, クラスBおよびクラスC

クラスAは非同期操作です. 非同期操作の特徴は、同期操作のようにキューに入れる必要がないことです。. ターミナルノードがデータを送信する必要がある場合, ゲートウェイに接続します, 特定の時間を待ったり、スレッドタスクの完了を待ち行列に入れたりするのではなく. ターミナルノードは、データを送信する前にスリープ状態にあります. ノードが送信を完了した後, すぐにスリープ状態になります. 1つのノードが送信を完了したとき, もう一方はすぐに送信を開始できます. コミュニケーションにギャップはありません. クラスAは非同期送信であるため, 衝突は避けられない. 純粋なAlohaネットワークの理論上の最大容量は約 18.4% 最大の. 2つのノードが同時にウェイクアップし、同じ無線設定を使用して同じチャネルで送信することを決定した場合, 彼らは衝突し、衝突します.

クラスBを使用すると、情報をターミナルノードに送信できます。. LoRaWANゲートウェイは毎回ビーコンを送信します 128 秒. すべてのLoRaWAN基地局もビーコンメッセージを送信します. それらの内部クロックは同期しており、1秒あたり1つのパルスに属します (1PPS). 軌道上の同期衛星は毎秒の初めにメッセージを送信します, 世界中の時間を同期させることができます. LoraWan基地局もこの同期時間に依存します. ゲートウェイによって送信されるすべてのビーコンは、次の時間ギャップを割り当てます。 128 信号を受信するタイミングをノードに通知する秒数.

クラスCを使用すると、ノードはスリープせずに長時間リッスンし続けることができ、いつでもダウンリンクメッセージを送信できます。. クラスCは長時間ウェイクアップ状態にあり、受信信号をリアルタイムで監視するためにノードのウェイクアップ状態を維持するためにエネルギーを消費する必要があります. すべてのクラスCは多くのエネルギーを消費し、バッテリー電源には適していません. これは主に、電源が安定している可能性があるシナリオで使用されます.

WiFiの代わりにLoRaWANを使用する理由, ブルートゥース, Zigbee, もっと

LoRaWANには、WiFiを使用した独自のアプリケーションシナリオがあります, ブルートゥース, ZigBee, 携帯電話, NS. 長距離伝送で, LoRaWANには、他のものよりも明らかな利点があります. Wi-Fi, ZigBeeとBluetoothは2.4GHzスペクトルを使用します. このスペクトルの利点は、大量の情報と高速を伝送できることです。, しかし、ワイヤレスセンサーには適していません.

1. 2.4GHzスペクトルは空中で急速に弱まります. この通信プロトコルのネットワークセンサーは通常、接続範囲が非常に短いです, そして2.4GHzスペクトルの物理的な浸透は非常に貧弱です. ほとんどの信号は、建物の壁などの他の障害物を通過できません. 日常生活の中で, 地下室やトイレなどの角や閉ざされた場所, ホールのWiFi信号は非常に弱いか、基本的に存在しません. Zigbeeなどのプロトコルを使用するホームオートメーションシステムでは、隣の部屋に接続できないことがよくあります。. 一方で, LoRa機器は、屋外環境で数マイルの距離に到達でき、建物や機器などの障害物を通過しても十分に機能します。.
2. the 2.4GHz spectrum is very “noisy”, つまり、私たちの周りには放送時間を競う2.4GHzデバイスがあります, リンクの品質に影響します. 米国でのLoRaの動作周波数は915MHzです, そのため、ローカルWiFiや他のほとんどのワイヤレスデバイスに干渉しません.
3. Wi-Fi, ネットワーク通信プロトコル, キー管理とネットワークセキュリティの予防と制御が非常に貧弱です, そして、多くの場面で使用することは非常に不便です. 例えば, 複数のデバイスに接続されているWiFiルーターが接続パスワードを変更したい場合, 接続されているすべてのWiFi端末デバイスの接続パスワードを変更する必要があります. でも, WiFi端末デバイスがユーザーに会わない小型のバッテリー駆動の電子デバイスである場合, パスワードを変更したWiFiサーバーに接続するのが難しい. 生活の中で, WiFiは一般的にスマートフォンで使用されます, スマートテレビ, ラップトップおよびその他のデバイス. これらのデバイスには、パスワードを簡単に変更するための表示画面とライブラリがあります. しかし、WiFiルーターの再接続は、単純なバッテリー駆動センサーでは非常に困難です。. 一方で, LoRaWANは、さまざまな方法で機器を構成および保護します. キーは、Webサーバーで定義された単一のパスワードではありません, ただし、センサー自体から派生し、Webサーバーで提供できる固有の値があります (通常はクラウドで). すべての無線ブリッジセンサーには、一意のID /キーペアがあります, 効率的なセキュリティ構成と管理を可能にします.
4. WiFiなどの端末デバイスのバッテリー消費量, ブルートゥース, ZigBeeおよびモバイルセルラーデバイスは比較的高い. これらのデバイスは大量の信号情報を送信します, スペクトルは急速に弱まります, 送信電力は比較的高いです, 特定のカバレッジを確保するために. これらのデバイスは、接続状態を維持するために、ゲートウェイまたはベースステーションとの定期的な通信を維持する必要があります. 一方で, LoRaWANデバイスは、ディープスリープモードに入り、新しいイベントを配信するために送信する必要がある場合にのみウェイクアップできます。. ほとんどのアプリケーションで, これにより、バッテリーの寿命を長持ちさせることができます 5 に 10 年.

LoRaは、LPWAネットワークテクノロジーカテゴリの無線LANネットワークに使用される無線変調テクノロジーです。. LoRaWANはネットワークです (プロトコル) LoRaを使用します.

LoRaWAN の将来を展望する

低電力のモノのインターネットは、スマートシティの建設でより広く使用されています. スマートシティ建設の深化に伴い, 都市知覚アプリケーションはますます注目されるでしょう. この種のモノのインターネットアプリケーションには、特別な点があります: 巨大なつながり, 通信頻度が低い, 低消費電力, 複雑なカバレッジ環境と高コストの感度. したがって, 低電力のモノのインターネットは、都市の知覚に適していますモノのインターネットアプリケーションシステム.

なぜ LoRa テクノロジーは業界の注目を集めるのか? LoRa テクノロジーは、優れたパフォーマンスと柔軟なネットワーク形式により、多くの分野で幅広い応用が期待されています。. 加えて, LoRa長距離伝送の実装アーキテクチャ, LoRaWANの3つの動作モード, LoRa の典型的なアーキテクチャとアプリケーション. 煙監視システムに加えて, 電力環境モニタリングシステム, 空調省エネ監視システムとインテリジェントケア監視システム, モノのインターネットの普及は、人を重視することに基づくべきです. 生命の安全, 輸送と医療, 環境汚染, 食糧問題と人材はすべて、長い間広く懸念されてきたモノのインターネットの垂直応用分野です。, LoRa には、これらのシナリオにおいて他の通信テクノロジーよりも多くの利点があります。.

すべてのものの相互接続の時代は、王としてのデータの時代でもあります. でも, 多くの場合, インテリジェントオブジェクトに対応する位置情報がない場合, it means that the data is “chaotic” and the available value will be greatly reduced. 過去2年間のモノのインターネット業界の活発な発展に伴い, さまざまなモノのインターネットアプリケーションシナリオでのポジショニングテクノロジーの需要も大幅に増加しています. 現在のところ, 数十または数百種類の測位技術があります, また、各測位技術には、独自の長所と短所、および適切なアプリケーションシナリオがあります。.

LoRaは高密度の局所領域に適用でき、比較的独立した特性を持っています。, より強い信号とより低いコスト. したがって, LoRa は、モノのインターネットという将来の広大なブルー オーシャン市場に居場所を確保する必要があります. LoRaの今後の発展展望についても, それはまだ業界の人々の共同昇進に依存しています.