Что такое LoRaWAN?

Что такое LoRa и LoRaWAN?

LoRa это новый стандарт связи для Интернета вещей, который обычно используется для передачи данных с небольшим сигналом на очень большие расстояния.. Датчики LoRa обычно имеют низкую мощность, низкое энергопотребление, и долгое время автономной работы. LoRa is the abbreviation of the word “Long Range”. От имени, видно, что главной особенностью LoRa является большая дальность передачи. LoRa’s signal modulation scheme, разработан Семтех, обеспечивает отличную ссылочную маржу. LoRa’s signal sensitivity is very high, так что LoRa может поддерживать связь на большие расстояния, даже в шумной обстановке. Подобно другим технологиям LPAWAN, таким как NB-IoT, LoRa обычно работает на более низких скоростях передачи данных, что еще больше увеличивает запас по ссылке. Из-за низкой скорости передачи данных, LoRa не подходит для сценариев, требующих высокой задержки данных.

LoRaWAN — это стандарт связи протокола LPWAN на базе чипа LoRa., который предназначен для удаленного подключения IoT. Первоначально LoRaWAN назывался LoRaMAC., который представляет собой набор протоколов связи и системную архитектуру, основанную на дизайне сети дальней связи LoRa.. По традиционному протоколу связи, LoRaWAN — это MAC-уровень., а LoRa — это физический уровень. LoRaWAN - это открытый сетевой стандарт, и его управление доступом к канальному уровню (MAC) поддерживается Альянс ЛоРа.

Что такое шлюзы LoRaWAN и облачные серверы LoRaWAN

Шлюз LoRaWAN — это сетевой коннектор LoRa., который может преобразовать сетевой протокол связи LoRa в протокол TCP/IP, и передавать данные устройства LoRaWAN в сеть. Это похоже на настройку промышленного беспроводного маршрутизатора для подключения WiFi-устройств к сети.. Шлюзы обычно развертываются пользователями или поставщиками решений и обычно развертываются в удаленных региональных центрах без других типов покрытия..

В Облачный сервер LoRaWAN это центр облачных услуг, который управляет подключениями устройств и коммуникациями. Веб-сервер может быть физическим сервером или облачным сервером.. Когда веб-сервер находится в облаке, как служба хостинга, the gateway operates in a so-called “packet forwarding” mode, который просто передает все исходные пакеты данных LoRa в воздухе на веб-сервер и веб-сервер. В этом режиме, вся информация, такая как шифрование данных и расшифровка пакетов, управление устройством и подключение, анализ и обработка данных хранятся в ECS, что упрощает управление и обновление сервера, а также упрощает чтение и обработку данных..

Как работает LoRaWAN

С точки зрения сетевой структуры, LoRaWAN’s wireless protocol is very simple. Его сетевая структура представляет собой звездообразную топологию., что способствует использованию оконечного оборудования LoRaWAN для увеличения дальности связи и снижения энергопотребления.. После демонстрации и тестирования, эта звездообразная структура больше подходит для такого рода сценария применения Интернета вещей с низким энергопотреблением и большой площадью, чем структура сети..

Схема сети звездообразной топологии - это центральный режим обработки данных.. Каждое оконечное устройство LoRaWAN передает данные на несколько шлюзов LoRaWAN., а затем шлюз LoRaWAN передает данные на центральный сервер. Центральный сервер централизованно управляет и обрабатывает собранные данные, и сервер завершит планирование сообщений, расследование безопасности, и обнаружение избыточности данных. Центральный сервер возвращает некоторую информацию о оконечном оборудовании LoRaWAN в соответствии с данными, чтобы LoRaWAN мог дать определенный ответ.

Два очевидных преимущества протокола LoRaWAN

1. Более удобное отслеживание: шлюзы не нуждаются в общении друг с другом. Информация о оконечном узле транслируется. Сигнал оконечного узла может быть получен несколькими шлюзами.. Направление и положение оконечного узла можно приблизительно определить в соответствии с разницей во времени между информацией, полученной шлюзом.. Эта логика и алгоритм относительно просты..
2. Более простая информационная ссылка: шлюз используется только как мост для передачи информации между терминалом узла и сервером. Между шлюзом и шлюзом нет взаимной связи, а информационная ссылка свежая и простая.

Типы устройств LoRaWAN: Класс А, Класс B и класс C

Класс A - асинхронная операция. Особенностью асинхронной операции является то, что ей не нужно ставить в очередь, как синхронная операция.. Когда оконечному узлу необходимо передать данные, он подключится к шлюзу, вместо того, чтобы ждать определенного времени или стоять в очереди для завершения задач потока. Терминальный узел находится в спящем состоянии перед передачей данных.. После того, как узел завершит передачу, он сразу перейдет в состояние сна. Когда один узел завершает передачу, другой может начать передачу немедленно. В общении нет разрыва. Поскольку класс A - это асинхронная передача, столкновение неизбежно. Теоретическая максимальная емкость чистой сети Aloha составляет около 18.4% из максимума. Если два узла просыпаются одновременно и решают передавать по одному и тому же каналу, используя одинаковые настройки радио, они будут сталкиваться и сталкиваться.

Класс B позволяет отправлять информацию на оконечный узел. Шлюз LoRaWAN отправляет маяк каждые 128 секунды. Все базовые станции LoRaWAN также отправляют сообщения радиомаяка.. Их внутренние часы синхронны и относятся к одному импульсу в секунду. (1PPS). Спутник синхронизации на орбите будет передавать сообщение в начале каждой секунды., который может синхронизировать время по всему миру. Базовая станция Lora Wan также зависит от этого времени синхронизации.. Каждый маяк, отправленный шлюзом, выделяет временной интервал в 128 секунд, чтобы сообщить узлу, когда получить сигнал.

Класс C позволяет узлу продолжать прослушивание в течение длительного времени без сна и может отправлять сообщения нисходящего канала в любое время. Класс C находится в состоянии пробуждения в течение длительного времени и должен потреблять энергию, чтобы поддерживать состояние пробуждения узла, чтобы контролировать принятый сигнал в режиме реального времени.. Все устройства класса C потребляют много энергии и не подходят для питания от батарей.. Он в основном используется в сценариях, где источник питания может быть стабильным..

Зачем использовать LoRaWAN вместо WiFi, блютус, Зигби, и больше

LoRaWAN имеет собственные сценарии приложений с WiFi, блютус, ZigBee, мобильные телефоны, так далее. при передаче на большие расстояния, LoRaWAN имеет очевидные преимущества перед остальными. Вай-фай, ZigBee и Bluetooth используют спектр 2,4 ГГц. Преимущество этого спектра в том, что он может нести большой объем информации и быстрая скорость., но это не лучший выбор для беспроводных датчиков.

1. Спектр 2,4 ГГц быстро ослабевает в воздухе. Сетевой датчик этого протокола связи обычно имеет очень малую дальность связи., и физическое проникновение в спектр 2,4 ГГц очень плохое. Большинство сигналов не могут проникать через другие заграждения, такие как стены зданий.. В повседневной жизни, в углу или в закрытом помещении, например в подвале или туалете, сигнал WiFi в зале будет очень слабым или практически отсутствовать. Системы домашней автоматизации, использующие такие протоколы, как Zigbee, часто обнаруживают, что не могут подключиться к соседней комнате.. С другой стороны, Оборудование LoRa может достигать расстояния в несколько миль на открытом воздухе и может хорошо работать через препятствия, такие как здания или оборудование..
2. the 2.4GHz spectrum is very “noisy”, Это означает, что вокруг нас есть устройства с частотой 2,4 ГГц, которые соревнуются за время вещания., что влияет на качество ссылки. Рабочая частота LoRa в США - 915 МГц., поэтому он не будет мешать локальному Wi-Fi и большинству других беспроводных устройств.
3. Вай-фай, сетевой протокол связи, очень плохо справляется с управлением ключами и предотвращением и контролем сетевой безопасности, и его очень неудобно использовать во многих случаях. Например, если WiFi-роутер, подключенный к нескольким устройствам, хочет изменить пароль подключения, вам необходимо изменить пароль подключения всех подключенных оконечных устройств Wi-Fi. Однако, если оконечное устройство Wi-Fi представляет собой небольшое электронное устройство с батарейным питанием, которое не подходит пользователю, сложно подключиться к серверу WiFi, который сменил пароль. В жизни, Wi-Fi обычно используется на смартфонах, умные телевизоры, ноутбуки и другие устройства. Эти устройства имеют экраны дисплеев и библиотеки для легкой смены паролей.. Но переподключить WiFi-роутер для простых датчиков с батарейным питанием очень сложно.. С другой стороны, LoRaWAN настраивает и защищает оборудование по-разному. Ключ - это не единственный пароль, определенный на веб-сервере., но извлекается из самого датчика и имеет уникальное значение, которое может быть предоставлено на веб-сервере. (обычно в облаке). Все датчики радиомоста имеют уникальную пару ID / ключ., обеспечение эффективной настройки безопасности и управления.
4. Расход заряда батареи оконечных устройств, таких как Wi-Fi., блютус, ZigBee и мобильные сотовые устройства относительно высоки. Эти устройства отправляют большой объем сигнальной информации., и спектр быстро ослабевает, и передаваемая мощность относительно высока, чтобы обеспечить определенное покрытие. Эти устройства должны поддерживать регулярную связь со шлюзом или базовой станцией, чтобы поддерживать состояние подключения.. С другой стороны, Устройства LoRaWAN могут переходить в режим глубокого сна и просыпаться только тогда, когда это необходимо для отправки для доставки новых событий. В большинстве приложений, это позволяет продлить срок службы батареи до 5 к 10 годы.

LoRa - это технология радиомодуляции, используемая для беспроводных сетей LAN в категории сетевых технологий LPWA.. LoRaWAN - это сеть (протокол) который использует LoRa.

Загляните в будущее LoRaWAN

Интернет вещей с низким энергопотреблением более широко используется в строительстве умных городов. С углублением строительства умного города, приложениям городского восприятия будет уделяться все больше и больше внимания. У такого рода приложений Интернета вещей есть свои особенности.: огромная связь, низкая частота связи, низкое энергопотребление, сложная среда покрытия и высокая чувствительность к затратам. Следовательно, маломощный Интернет вещей больше подходит для городского восприятия Система приложений Интернета вещей.

Почему технология LoRa привлекает внимание индустрии? Технология LoRa имеет широкую перспективу применения во многих областях благодаря отличной производительности и гибкой сетевой форме.. Кроме того, реализация архитектуры передачи LoRa на большие расстояния, Технология Lora имеет широкую перспективу применения во многих областях благодаря отличной производительности и гибкой сетевой форме., и типичная архитектура и применение LoRa. Технология Lora имеет широкую перспективу применения во многих областях благодаря отличной производительности и гибкой сетевой форме., Технология Lora имеет широкую перспективу применения во многих областях благодаря отличной производительности и гибкой сетевой форме., Технология Lora имеет широкую перспективу применения во многих областях благодаря отличной производительности и гибкой сетевой форме., популяризация Интернета вещей должна основываться на ориентировании на людей. Безопасность жизни, транспорт и лечение, загрязнение окружающей среды, проблемы с питанием и человеческие ресурсы - все это вертикальные области применения Интернета вещей, которые уже долгое время вызывают серьезную озабоченность., LoRa имеет больше преимуществ, чем другие технологии связи в этих сценариях..

Эпоха взаимосвязи всех вещей - это также эпоха данных как король. Однако, во многих случаях, если интеллектуальные объекты не имеют соответствующей информации о местоположении, it means that the data is “chaotic” and the available value will be greatly reduced. В связи с бурным развитием индустрии Интернета вещей за последние два года, спрос на технологии позиционирования в различных сценариях приложений Интернета вещей также значительно вырос.. В настоящий момент, существуют десятки и даже сотни видов технологий позиционирования, и каждая технология позиционирования имеет свои преимущества и недостатки и подходящие сценарии применения..

LoRa применима к локальным районам с более высокой плотностью и имеет характеристики относительно независимого, более сильный сигнал и более низкая стоимость. Следовательно, LoRa должна занять свое место в будущем широком рынке голубого океана Интернета вещей.. Что касается дальнейшей перспективы развития LoRa, все еще зависит от совместного продвижения людей в индустрии.