LPWAN's domineren de IoT-industrie. Zoals de naam al doet vermoeden, LPWAN is een groep draadloze standaarden die is gericht op het optimaliseren van twee statistieken voor het internet der dingen:
LPWAN-standaarden verschillen van draadloze personal area network (PAN) technologieën zoals Zigbee, Bluetooth, en anderen. Hoewel de laatste kan worden gebruikt voor het internet der dingen, het bereik en de reikwijdte van hun toepassing zijn beperkt. De meest bloeiende LPWAN-technologie is de LoRaWAN IoT.
Op basis van de bandbreedtevereisten, IoT is onderverdeeld in drie marktsegmenten:
LoRaWAN devices and the accessible LoRaWAN protocol allow smart operation of IoT applications that address some of the world’s most pressing issues, inclusief energieopslag, behoud van natuurlijke hulpbronnen, bescherming tegen vervuiling, betrouwbaarheid van de infrastructuur, rampenparaatheid, en meer. Semtech’s LoRa systems and the LoRaWAN protocol have a long list of applications in smart metering, slimme huizen, slimme supply chain en logistiek, slimme steden, slimme landbouw, en andere gebieden.
It’s important to note that LoRa isn’t an LPWAN implementation in itself. De chip die modulatie mogelijk maakt, staat bekend als LoRa. In elke netwerkconfiguratie, er is een MAC-laag nodig om een netwerk op te zetten. De LoRa Alliance handhaaft de LoRaWAN MAC-laag die synoniem is met LoRa-chips. Hoewel de term LoRa vaak wordt gebruikt om van toepassing te zijn op het hele protocol, this document would use a strict description of LoRa to distinguish Link Labs’ Symphony Link, die een gepatenteerde MAC-laag bovenop een LoRa-chip gebruikt.
De LoRaWAN IoT-specificatie is een type LoRa-technologie die gebruikmaakt van low-power wide-area netwerken (LPWAN) protocol. Het LoRaWAN-protocol maakt gebruik van het radiospectrum in de Medical (ISM) industrieel, en wetenschappelijke band om op batterijen werkende dingen draadloos met internet te verbinden in staat, nationaal, of wereldwijde netwerken. Het LoRaWAN-protocol samen met de LoRa fysieke laag-parameters van het apparaat naar de infrastructuur worden gespecificeerd in deze specificatie, wat zorgt voor een soepele interoperabiliteit tussen apparaten.
In de LoRaWAN IoT-netwerkarchitectuur, die is geïmplementeerd in een ster-ster-topologie, gateways verzenden berichten tussen eindapparaten en een centrale netwerkprocessor. De fysieke LoRa-laag maakt gebruik van draadloos om te profiteren van de lange afstand, éénpuntscommunicatie mogelijk maken tussen een eindapparaat en een of meer gateways. Bidirectionele connectiviteit is mogelijk in beide typen, en multicast-groepen worden ondersteund voor effectief spectrumgebruik tijdens taken zoals Firmware Over The Air (FOTO) updates of andere massale bezorgingsberichten.
Eindapparaten
Om eindapparaten te bouwen die zich zullen binden aan LoRaWAN IoT-netwerken, computerfabrikanten zijn afhankelijk van de LoRa Alliance-normen en kwalificatieprogramma's. Ze kunnen ook een snellere time-to-market bereiken door gebruik te maken van gevestigde Reference Design-aanbiedingen die door bepaalde leveranciers worden aangeboden, op basis van hun ervaring met LoRa in IoT-netwerken, om LoRaWAN-netwerken effectief in hun ontwerp op te nemen, evenals het verkrijgen van best practices voor computercommunicatie en gegevensuitwisseling op het netwerk.
Radionetwerk
LoRaWAN IoT-gateways, die plaats biedt aan veel sensoren en implementaties van particuliere en openbare netwerken mogelijk maakt, kan overal worden gebruikt. De gateways maken bidirectionele communicatie mogelijk en kunnen berichten van een groot aantal LoRa-gebaseerde sensor-eindapparaten tegelijkertijd verwerken. Omdat LoRa-gateways goedkoper zijn dan mobiele basisstations, het uitbreiden van de netwerkbandbreedte is net zo eenvoudig als het installeren van meer gateways. Gateways kunnen alles accepteren van: 8 tot 64 kanalen, waardoor een netwerk elke dag miljoenen berichten kan verwerken. De efficiëntie van het radionetwerk (Dekking, robuustheid, uitvoering, uptime, en betrouwbaarheid) is directly proportional to the gateways’ quality.
Centraal netwerk
De LoRaWAN IoT-netwerkserver (LNS) kan ter plaatse worden geïnstalleerd of worden gehost in cloudplatforms. Het stuurt pakketten die zijn verkregen van verschillende gateways naar een applicatieserver nadat ze zijn verwerkt. Een krachtig LoRaWAN IoT-netwerk implementeren en beheren, you’ll need powerful resources to track, aanpassen, controle, en los problemen met de gateways op, evenals de toekenning van de gewenste netwerk-QoS. Sommige providers bieden een uitgebreide reeks beheertools, genaamd Operations Support System (ons), gebaseerd op expertise op het gebied van mobiele netwerken, om het hele netwerk effectief in realtime te orkestreren en de perfecte beschikbaarheid ervan te garanderen voor bedrijfskritieke gegevensverwerking.
Applicatieservers
API's kunnen worden gebruikt om Radio Access Network-functies rechtstreeks samen te voegen in applicatierepository's en dashboards, waardoor het eenvoudiger wordt om een LoRa- en IoT-netwerk op te zetten en te beheren. Bedrijfseigenaren moeten de capaciteit van de applicatieserver uitbreiden met diensten met toegevoegde waarde, zoals toegang tot eindapparaten of geolocatie, evenals het creëren van innovatieve diensten die incrementele inkomstenbronnen produceren, om het beste te halen uit radio- en kernnetwerktechnologie.
LoRaWAN IoT gebruikt drie klassen apparaten voor langeafstandscommunicatie.
Klasse A, eerste klasse (verplicht voor iedereen).
Klasse A-apparaten openen twee korte ontvangstvensters na elke verzending (aangeduid als RX1 en RX2).
De intervallen vanaf het einde van de transmissie tot het openen van het eerste en tweede tijdvenster kunnen worden geconfigureerd, maar moet hetzelfde zijn voor alle apparaten in het gegeven netwerk (RECEIVE_DELAY1, RECEIVE_DELAY2). De gebruikte frequentiekanalen en transmissiesnelheden voor de RX1- en RX2-slots kunnen verschillen. Recommended values are given in a separate document – “LoRaWAN Regional Parameters” available on the LoRa Alliance website.
Klasse A-apparaten hebben het laagste stroomverbruik, maar om een bericht van de server naar het eindapparaat te sturen, je moet wachten op het volgende uitgaande bericht van dit apparaat.
Klasse B (baken)
Naast de ontvangstvensters die zijn gedefinieerd voor Klasse A-apparaten, Klasse B-apparaten openen volgens een schema extra ontvangstvensters. Om de openingstijden van extra, vensters ontvangen, gateways zenden bakens uit. Alle gateways die deel uitmaken van hetzelfde netwerk moeten tegelijkertijd bakens uitzenden. Het baken bevat een netwerk-ID en een tijdstempel (UTC).
Het gebruik van klasse B zorgt ervoor dat bij het pollen van de eindpunten, de reactievertraging zal een bepaald bedrag niet overschrijden dat wordt bepaald door de periode van de bakens.
Klasse C (continu)
Klasse C-apparaten staan bijna altijd in de ontvangstmodus, behalve de intervallen wanneer ze berichten verzenden. Behalve het RX1-tijdvenster, de terminal gebruikt de RX2-ontvangstparameters.
Klasse C kan worden gebruikt waar het niet nodig is om met alle macht energie te besparen (elektriciteitsmeters) of waar het nodig is om eindapparaten op willekeurige tijden te pollen.
Door datasnelheden te selecteren, je creëert een complexe afweging tussen contactbereik en berichtduur. verder, spread spectrum technologie zorgt ervoor dat connectiviteit met meerdere DR's niet met elkaar in conflict komt, resulting in a series of interactive “code” channels that boost the gateway’s throughput. De LoRaWAN-netwerkserver gebruikt een Adaptive Data Rate (ADR) schema om de DR-instelling en RF-uitvoercapaciteit per eindpunt onafhankelijk te bewaken om de levensduur van de batterij van het eindpunt en de totale netwerkbandbreedte te optimaliseren.
Authenticatie van apparaten:
Er zijn twee verificatietechnieken die door LoRa . worden ondersteund.
Netwerk- en programmasessietoetsen, evenals een vooraf toegewezen 32-bits computernetwerkadres, worden gebruikt om apparaten te configureren, vergelijkbaar met statische IP-adrestoewijzing.
Met OTAA kunnen apparaten een communicatieverzoek indienen bij een netwerkserver, die vervolgens de computer verifieert en deze een adres en een token toewijst voor het verkrijgen van sessiesleutels. De netwerk- en applicatiesessiesleutels worden tijdens de verbindingsprocedure afgeleid van de openbare applicatiesleutel die eerder op het apparaat is ingericht.
De bandbreedte heeft geen invloed op de LoRa-chirpsnelheid. De chirp-snelheid is:, in waarheid, evenredig met de bandbreedte. Aangezien een LoRa-symbool bestaat uit 2SF-chirps die de hele frequentieband bestrijken (SF staat voor de log2 spreidingsfactor), de interactie tussen chirp-amplitude en bandbreedte heeft veel implicaties:
Fysieke frames doorgeven, LoRa hanteert een basisstructuur:
Elk bericht begint met een up-chirp preambule die een synchronisatiewoord codeert door de hele frequentieband te bestrijken. The term “sync” distinguishes the LoRa network from those operating in the same frequency range.
De optionele header specificeert de payload-grootte, code tarief, en of er al dan niet een payload-CRC aanwezig is.
De header wordt gevolgd door de payload en een optionele CRC.
Het toenemende gebruik van LoRa voor het internet der dingen is van invloed, veranderen, en het beheren van onze wereld overal om ons heen. Deze technologie heeft gezorgd voor aanzienlijke vooruitgang in de snelle uitwisseling van betrouwbare gegevens, en heeft geleid tot een verhoogde productiviteit voor organisaties variërend van kleine ondernemingen tot grote steden. In het onderstaande gedeelte wordt het belang van LoRa-technologie besproken.
It’s as if IoT technology is maturing, en er zijn verschillende redenen waarom op LoRa gebaseerde netwerken steeds meer het voorkeursnetwerk worden voor ontwerpingenieurs die aan een verscheidenheid aan geavanceerde IoT-toepassingen werken. Natuurlijk, betrouwbaarheid, veiligheid, en schaalbaarheid zijn belangrijk, but the technology’s ability to operate over distances of up to 20 kilometer terwijl het gebruik van een fractie van het vermogen dat andere platforms nodig hebben ook aantrekkelijk is. Deze kenmerken maken LoRa ideaal voor bidirectionele datatransmissie over slimme gebouwen, slimme steden, en zelfs tussen landen, and they will enable IoT to play an increasingly important role in virtually everyone’s lives.
Vanwege het ongeëvenaarde tempo en de signaalsterkte, 5G-technologie wint aan populariteit. Het zou aangesloten apparaten in staat stellen om gegevens te delen tot 50% sneller en in veel grotere stukken, de weg vrijmaken voor een revolutie in alle industrieën.
Een 5G-netwerk maken op een bepaalde locatie, specifieke netwerken moeten van de grond af worden opgebouwd. Ondanks dat 5G voor 4G komt, het heeft moderne routers nodig, fabric-netwerken, en zendmasten.
Deze infrastructuur is kostbaar en vergt veel tijd om te installeren. Volgens de Europese Commissie, bringing 5G to any town and city in Europe would cost €500 billion.
verder, klanten en leveranciers zijn tot nu toe lauw geweest met betrekking tot 5G-technologieën vanwege de vastgestelde effecten op de gezondheid van de mens.
LoRa/LoRaWAN zal veel van dezelfde activiteiten uitvoeren als 5G, zij het in een langzamer en goedkoper tempo. It’s doubtful that you’ll use LoRa to submit video or audio. De snelheid van LoRa ligt tussen 0.3 en 27 kilobits per seconde, wat ervoor zorgt dat het verzenden van een foto vele uren zou duren en het streamen van een video tientallen jaren.
LoRa, anderzijds, heeft veel andere toepassingen.
Het systeem is gemaakt voor industriële IoT-sensoren, niet voor consumentenelektronica. It’s used to send small data packets (in de omgeving van 240 bytes) and doesn’t have a network IP stack. Als resultaat, LoRa zal temperatuur doorgeven, vochtigheid, trillingen, verlichting, en andere gerelateerde details.
Smalband IoT (NB-IoT) netwerken worden gebruikt door bepaalde LoRa-compatibele computers. NB-IoT is een low-power wide-area netwerk (LPWAN) specificatie opgesteld door dezelfde organisaties die 4G- en 5G-protocollen hebben geproduceerd.
Met andere woorden, dit is een cellulaire technologie die:
NB-IoT zou de bouw van een specifieke infrastructuur niet nodig maken; het vereist alleen de installatie van applicaties. Als resultaat, een netwerk als dit zal snel groeien om miljoenen gebruikers te bereiken. echter, vergeleken met LoRa-systemen, het aantal van dergelijke apparaten is veel kleiner.
Het grootste minpunt is dat NB-IoT veel elektriciteit verbruikt, waardoor batterijbatterijen snel leeg raken.
NB-IoT is afhankelijk van hop-by-hop-codering, die steeds ouder wordt, terwijl LoRaWAN end-to-end encryptie gebruikt, wat een nieuw beveiligingsprotocolmechanisme is.
AWS LoRaWAN IoT is de toekomst van LoRaWAN. AWS brengt LoRa en IoT samen tot één beheersbaar cloudplatform. Via LoRaWAN-gateways, LoRaWAN-apparaten maken verbinding met AWS IoT Core. AWS IoT-regels sturen LoRaWAN-systeemberichten naar andere AWS-bronnen en verwerken deze om de resultaten op te maken.
Het service- en systeembeleid dat AWS IoT Core nodig heeft om te controleren en verbinding te maken met LoRaWAN-gateways en apparaten, wordt beheerd door LoRaWAN AWS IoT Core. De bestemmingen die de AWS IoT-regels definiëren die systeemgegevens naar andere providers verzenden, worden ook beheerd door LoRaWAN IoT Core.
LoRa is een gepatenteerd frequentiegespreid spectrum. In 2008, Het Franse bedrijf Cycleo patenteerde de technologie, en in 2012 Semtech heeft het gekocht. Vanaf dat moment, LoRaWAN ging van start. Semtech wist de aandacht van IBM en Cisco te trekken met de nieuwe technologie, die later toetrad tot de LoRa Alliance.
LoRaWAN (Lange afstand wide-area netwerken) wordt ingezet in het vergunningvrije frequentiespectrum.
Apparaten in het LoRaWAN-netwerk verzenden asynchroon gegevens die naar de gateway moeten worden verzonden. Verschillende gateways die deze informatie ontvangen, sturen vervolgens datapakketten naar een gecentraliseerde server op het netwerk, en van daaruit naar de applicatieservers.
De LoRa Alliance is degene die het protocol in de hele wereld controleert. De alliantie brengt over 500 hardware- en softwarebedrijven en LoRaWAN-operators.
LoRaWAN-communicatiediensten worden geleverd door: 42 operators in meer dan 250 steden rond de wereld.
The “LoRa IoT” (a channel connecting end devices to the operator’s access point), gebouwd met behulp van LoRaWAN-technologie, kan worden gekenmerkt door drie kenmerken:: “far, autonoom over een lange periode, and economical”.
LoRaWAN-netwerken hebben een hoge implementatiesnelheid (vanaf twee dagen) en eenvoudige inbedrijfstelling. Star-topologie creëert een grote dekkingsradius voor elk basisstation en elimineert tussenliggende apparatuur.
Dankzij de ADR (Gegevenssnelheid automatisch afstemmen) modus, de eindapparaten zijn alleen actief tijdens gegevensoverdracht. Dit, gekoppeld aan het lage vermogen van de zender zelf, stelt het apparaat in staat autonoom te functioneren gedurende maximaal 10 jaar van één batterij, evenals het aantal apparaten dat met één basisstation communiceert, vergroten en het netwerk schalen.
Door de lage kosten van basisstations en eindknooppunten kunnen sommige oplossingen worden geïmplementeerd tot 10 keer goedkoper in vergelijking met laagstroomsystemen zoals ZigBee of GSM / GPRS.
LoRa is een open standaard, en dit voorkomt monopolie en afhankelijkheid van specifieke fabrikanten van apparatuur. Een ander voordeel van openheid is de eenwording van ontwikkelaars en fabrikanten die deze technologie gebruiken in een alliantie, waardoor het sneller en efficiënter kan worden ontwikkeld en gepromoot.
Vanwege deze kenmerken, LoRaWAN is ideaal voor systemen met hoge eisen aan communicatiestabiliteit over lange afstanden en een laag stroomverbruik, waardoor eindapparaten gedurende lange tijd autonoom en zonder opladen kunnen werken. Dus, it is possible to assemble various types of devices into a single system – street lights, meetapparatuur voor het verbruik van woningen en gemeentelijke diensten (elektriciteit, water, gas-, warmte), een wagenpark (controle van beweging, brandstofverbruik), Beveiligings apparaten (toegangscontrole), enz. , evenals het creëren van fundamenteel nieuwe oplossingen op het gebied van communicatiediensten, toezicht houden, telematica, telemechanica, verzending, VRAAG, APCS, smart home en smart city-systemen, enz.
LoRaWAN wordt doorgaans gedistribueerd in spectrum zonder licentie, waardoor iedereen een LoRaWAN-gebaseerd IoT/LPWAN-netwerk kan bouwen. Hierdoor zijn er drie uitvoeringsmodellen mogelijk:
Op operator gebaseerd: Onder dit conventionele model, een operator investeert in de aanleg van een landelijk netwerk en levert alleen connectiviteitsdiensten aan zijn abonnees.
Enterprise gebaseerd: Aangezien LoRaWAN in spectrum zonder licentie werkt en gateways relatief goedkoop en eenvoudig te installeren zijn, met dit model kunnen commerciële klanten hun eigen privénetwerk opzetten.
Hybride model: Door het open ontwerp, LoRaWAN zorgt voor het meest intrigerende hybride paradigma, wat niet haalbaar of moeilijk is in andere rivaliserende LPWA- of mobiele IoT-technologieën (vanwege gelicentieerd spectrum). Binnen 3GPP, er zijn projecten zoals CBRS, ze zijn echter nog in de maak en zijn nog lang niet klaar voor grootschalige IoT-implementaties. Dit model maakt een publiek-private samenwerking mogelijk om netwerkkosten en -verkopen te delen, terwijl het netwerk nog steeds verdicht wordt waar apps en services het meest voorkomen. Aangezien verschillende gateways LoRaWAN-berichten accepteren, en de netwerkserver elimineert redundantie, dit model is mogelijk. In situaties waarin het netwerk door meerdere operators/ondernemingen wordt geëxploiteerd, de LoRa Alliance heeft al een roaming-architectuur geaccepteerd waarmee operators het netwerk kunnen delen. Dit model verlaagt de uitgaven van operators en biedt toch een transformatief bedrijfsmodel voor het inzetten van IoT-mogelijkheden waar dit het meest nodig is. We illustreren hoe LoRaWAN-potentieel aanzienlijk schaalt met gateway-dichtheid in het laatste deel van het papier.
Slimme gebouwen transformeren ons leven en werk door een ongekend niveau van comfort te bieden, efficiëntie, en…
IoT is een transformerende kracht geworden in onze onderling verbonden wereld. It’s like the magical key…
Stel je een wereld voor zonder licht... eng, rechts? We’d all be stumbling around in the dark like…
Stap binnen in de fascinerende wereld van slimme kantoorautomatisering, where technology takes center stage and…
Bossen kunnen lastig zijn om in de gaten te houden. They’re big, and the tangle of…
Waterstress veroorzaakt door intense hitte kan schadelijk zijn voor de plantengroei, especially for small…