LPWAN เป็นแนวคิดพื้นฐานของ LoRaWAN IoT
LPWANs กำลังครอบงำอุตสาหกรรม IoT. ตามชื่อเลยค่ะ, LPWAN เป็นกลุ่มของมาตรฐานไร้สายที่มุ่งเพิ่มประสิทธิภาพสองตัวชี้วัดสำหรับอินเทอร์เน็ตของสรรพสิ่ง:
- การใช้พลังงานต่ำ – sensors and IoT devices need to constantly transmit data, แต่การเข้าถึงมักจะยาก. ดังนั้นจึงจำเป็นอย่างยิ่งที่จะต้องใช้งานแบตเตอรี่ให้ยาวนานที่สุด;
- พื้นที่ครอบคลุมขนาดใหญ่ – for IoT devices to be useful, พวกเขาจะต้องสามารถสื่อสารได้จากทุกที่, ทุกที่ที่ต้องการ, รวมทั้งโรงงานอุตสาหกรรมและเกษตรกรรม, ซึ่งมักจะห่างไกลจากสถานที่ประมวลผลข้อมูล.
มาตรฐาน LPWAN แตกต่างจากเครือข่ายพื้นที่ส่วนบุคคลแบบไร้สาย (กระทะ) เทคโนโลยีเช่น Zigbee, บลูทู ธ, และคนอื่น ๆ. แม้ว่าหลังสามารถใช้กับอินเทอร์เน็ตของสิ่งต่าง ๆ ได้, ช่วงและขอบเขตของแอปพลิเคชันมีจำกัด. เทคโนโลยี LPWAN ที่เฟื่องฟูที่สุดคือ LoRaWAN IoT.
การแบ่งส่วนตลาดสำหรับ IoT
ขึ้นอยู่กับข้อกำหนดแบนด์วิดท์, IoT แบ่งออกเป็นสามส่วนตลาด:
- แบนด์วิดธ์สูง: สำหรับแอพพลิเคชั่นที่ต้องการความปลอดภัย, การส่งข้อมูลปริมาณมากแบนด์วิดธ์สูงหรือการสตรีมเสียงและวิดีโอแบบเรียลไทม์, เซลล์ (LTE, GSM) เป็นตัวเลือกเครือข่ายทั่วไป. ระบบป้องกันและตรวจสอบเป็นตัวอย่างของกรณีการใช้งาน. เนื่องจากอายุการใช้งานแบตเตอรี่สั้นลง, เครือข่ายเหล่านี้ใช้แบนด์วิดท์ที่ได้รับอนุญาตสำหรับบริการพลังงานที่สูงขึ้น, วิ่งแพงกว่า, และมักต้องการแหล่งพลังงานในพื้นที่สำหรับอุปกรณ์ปลายทาง.
- แบนด์วิดธ์ปานกลาง: Zigbee และ WiFi เหมาะสำหรับแอพพลิเคชั่นบ้านอัจฉริยะที่หลากหลาย, ในขณะที่รูปแบบการปรับขนาดของ LTE (Cat-M1 และ NB-IoT) เหมาะสำหรับการใช้งานในพื้นที่กว้างมากขึ้น.
- แบนด์วิดธ์ต่ำ: โครงสร้างต้นทุนต่ำของเทคโนโลยี LPWAN(LoRaWAN IoT) ช่วยให้พิชิตแนวดิ่งที่เกี่ยวข้องกับระยะยาว, ข้อมูลจำกัด, และอายุการใช้งานแบตเตอรี่ที่ยาวนาน. การควบคุมเซนเซอร์, การวัดแสงระยะไกล, สาธารณูปโภคอัจฉริยะ, ชลประทาน, ติดตามทรัพย์สิน, และการตรวจสอบด้านสิ่งแวดล้อมเป็นตัวอย่างของการใช้งานเหล่านี้
LoRa (ระยะยาว)
LoRaWAN devices and the accessible LoRaWAN protocol allow smart operation of IoT applications that address some of the world’s most pressing issues, รวมถึงการจัดเก็บพลังงาน, การอนุรักษ์ทรัพยากรธรรมชาติ, การป้องกันมลพิษ, ความน่าเชื่อถือของโครงสร้างพื้นฐาน, การเตรียมพร้อมรับภัยพิบัติ, และอื่น ๆ. Semtech’s LoRa systems and the LoRaWAN protocol have a long list of applications in smart metering, บ้านอัจฉริยะ, ห่วงโซ่อุปทานอัจฉริยะและโลจิสติกส์, เมืองอัจฉริยะ, เกษตรอัจฉริยะ, และพื้นที่อื่นๆ.
It’s important to note that LoRa isn’t an LPWAN implementation in itself. ชิปที่อนุญาตให้มอดูเลตเรียกว่า LoRa. ในการตั้งค่าเครือข่ายใด ๆ, จำเป็นต้องใช้เลเยอร์ MAC เพื่อตั้งค่าเครือข่าย. LoRa Alliance รักษาเลเยอร์ LoRaWAN MAC ที่ตรงกันกับชิป LoRa. แม้ว่าคำว่า LoRa มักจะใช้กับโปรโตคอลทั้งหมด, this document would use a strict description of LoRa to distinguish Link Labs’ Symphony Link, ซึ่งใช้เลเยอร์ MAC ที่เป็นกรรมสิทธิ์บนชิป LoRa.
LoRaWAN
ข้อมูลจำเพาะ LoRaWAN IoT เป็นเทคโนโลยี LoRa ประเภทหนึ่งที่ใช้เครือข่ายบริเวณกว้างที่ใช้พลังงานต่ำ (ลพวรรณ) มาตรการ. โปรโตคอล LoRaWAN ใช้คลื่นความถี่วิทยุในการแพทย์ (ISM) ทางอุตสาหกรรม, และแถบวิทยาศาสตร์เพื่อเชื่อมโยงสิ่งที่ใช้แบตเตอรี่กับอินเทอร์เน็ตแบบไร้สายในสถานะ, ระดับชาติ, หรือเครือข่ายทั่วโลก. มีการระบุโปรโตคอล LoRaWAN ร่วมกับพารามิเตอร์ชั้นกายภาพ LoRa ของอุปกรณ์ต่อโครงสร้างพื้นฐานในข้อกำหนดนี้, ซึ่งช่วยให้ทำงานร่วมกันได้อย่างราบรื่นระหว่างอุปกรณ์ต่างๆ.
โครงสร้างพื้นฐานเครือข่าย LoRaWAN
ในสถาปัตยกรรมเครือข่าย LoRaWAN IoT, ซึ่งถูกนำไปใช้ในโทโพโลยีแบบสตาร์-สตาร์, เกตเวย์ส่งข้อความระหว่างอุปกรณ์ปลายทางและตัวประมวลผลเครือข่ายกลาง. ฟิสิคัลเลเยอร์ LoRa ใช้ระบบไร้สายเพื่อใช้ประโยชน์จาก Long Range, เปิดใช้งานการสื่อสารจุดเดียวระหว่างอุปกรณ์ปลายทางและเกตเวย์อย่างน้อยหนึ่งรายการ. การเชื่อมต่อแบบสองทิศทางเป็นไปได้ในทั้งสองประเภท, และกลุ่มมัลติคาสต์ได้รับการสนับสนุนเพื่อใช้คลื่นความถี่อย่างมีประสิทธิภาพระหว่างงานต่างๆ เช่น Firmware Over The Air (รูปถ่าย) อัพเดทหรือข้อความจัดส่งอื่นๆ.
อุปกรณ์ปลายทาง
เพื่อสร้างอุปกรณ์ปลายทางที่จะผูกกับเครือข่าย LoRaWAN IoT, ผู้ผลิตคอมพิวเตอร์จะขึ้นอยู่กับมาตรฐาน LoRa Alliance และโปรแกรมคุณสมบัติ. พวกเขายังสามารถเข้าถึงตลาดได้เร็วขึ้นโดยใช้ข้อเสนอการออกแบบอ้างอิงที่เสนอโดยผู้ขายบางราย, จากประสบการณ์ของพวกเขาใน LoRa ในเครือข่าย IoT, เพื่อรวมเครือข่าย LoRaWAN เข้ากับการออกแบบอย่างมีประสิทธิภาพ, ตลอดจนรับแนวทางปฏิบัติที่ดีที่สุดสำหรับการสื่อสารคอมพิวเตอร์และการแลกเปลี่ยนข้อมูลบนเครือข่าย.
เครือข่ายวิทยุ
LoRaWAN IoT Gateways, ซึ่งสามารถรองรับเซ็นเซอร์จำนวนมากและอนุญาตให้ปรับใช้เครือข่ายส่วนตัวและสาธารณะ, ใช้ได้ทุกที่. เกตเวย์อนุญาตให้มีการสื่อสารแบบสองทิศทางและสามารถประมวลผลข้อความจากอุปกรณ์ปลายทางเซ็นเซอร์ที่ใช้ LoRa จำนวนมากได้ในเวลาเดียวกัน. เนื่องจากเกตเวย์ LoRa มีค่าใช้จ่ายน้อยกว่าสถานีฐานมือถือ, การขยายแบนด์วิดท์เครือข่ายทำได้ง่ายเพียงแค่ติดตั้งเกตเวย์เพิ่มเติม. เกตเวย์สามารถรับอะไรก็ได้จาก 8 ถึง 64 ช่อง, ให้เครือข่ายจัดการข้อความนับล้านทุกวัน. ประสิทธิภาพของเครือข่ายวิทยุ (ความคุ้มครอง, ความแข็งแกร่ง, ประสิทธิภาพ, เวลาทำงาน, และความน่าเชื่อถือ) is directly proportional to the gateways’ quality.
เครือข่ายกลาง
เซิร์ฟเวอร์เครือข่าย LoRaWAN IoT (LNS) สามารถติดตั้งในสถานที่หรือโฮสต์ในแพลตฟอร์มคลาวด์. มันนำแพ็กเก็ตที่ได้รับจากเกตเวย์หลาย ๆ ตัวไปยังแอพพลิเคชั่นเซิร์ฟเวอร์หลังจากประมวลผล. เพื่อปรับใช้และใช้งานเครือข่าย LoRaWAN IoT ที่มีประสิทธิภาพสูง, you’ll need powerful resources to track, ปรับแต่ง, ควบคุม, และแก้ไขปัญหาเกตเวย์, พร้อมมอบรางวัลเครือข่าย QoS . ที่ต้องการ. ผู้ให้บริการบางรายมีเครื่องมือการจัดการที่ครอบคลุม, เรียกว่าระบบสนับสนุนปฏิบัติการ (เรา), ขึ้นอยู่กับความเชี่ยวชาญด้านเครือข่ายเซลลูลาร์, เพื่อประสานเครือข่ายทั้งหมดอย่างมีประสิทธิภาพแบบเรียลไทม์และรับประกันความพร้อมใช้งานที่สมบูรณ์แบบสำหรับการประมวลผลข้อมูลที่สำคัญต่อภารกิจ.
เซิร์ฟเวอร์แอปพลิเคชัน
อาจใช้ API เพื่อรวมคุณลักษณะ Radio Access Network ลงในที่เก็บแอปพลิเคชันและแดชบอร์ดโดยตรง, ทำให้ตั้งค่าและจัดการเครือข่าย LoRa และ IoT ได้ง่ายขึ้น. เจ้าของธุรกิจควรขยายขีดความสามารถของแอปพลิเคชันเซิร์ฟเวอร์ด้วยบริการเสริม เช่น การเข้าถึงอุปกรณ์ปลายทางหรือตำแหน่งทางภูมิศาสตร์, พร้อมทั้งสร้างสรรค์บริการที่เป็นนวัตกรรมใหม่ที่สร้างแหล่งรายได้เพิ่มขึ้น, เพื่อให้ได้เทคโนโลยีวิทยุและเครือข่ายหลักที่ดีที่สุด.
คลาสอุปกรณ์
LoRaWAN IoT ใช้อุปกรณ์สามคลาสในการสื่อสารระยะไกล.
คลาสเอ (บังคับสำหรับทุกคน).
อุปกรณ์คลาส A เปิดหน้าต่างเวลารับสั้นสองหน้าต่างหลังจากการส่งข้อมูลแต่ละครั้ง (กำหนดเป็น RX1 และ RX2).
สามารถกำหนดค่าช่วงเวลาตั้งแต่สิ้นสุดการส่งไปจนถึงการเปิดหน้าต่างครั้งแรกและครั้งที่สองได้, แต่ต้องเหมือนกันสำหรับอุปกรณ์ทั้งหมดในเครือข่ายที่กำหนด (RECEIVE_DELAY1, RECEIVE_DELAY2). ช่องความถี่ที่ใช้และอัตราการส่งข้อมูลสำหรับสล็อต RX1 และ RX2 อาจแตกต่างกัน. Recommended values are given in a separate document – “LoRaWAN Regional Parameters” available on the LoRa Alliance website.
อุปกรณ์ Class A ใช้พลังงานน้อยที่สุด, แต่จะถ่ายโอนข้อความจากเซิร์ฟเวอร์ไปยังอุปกรณ์ปลายทาง, คุณต้องรอข้อความส่งออกถัดไปจากอุปกรณ์นี้.
คลาส B (บีคอน)
นอกเหนือจากหน้าต่างรับที่กำหนดไว้สำหรับอุปกรณ์คลาส A, อุปกรณ์คลาส B เปิดหน้าต่างรับเพิ่มเติมตามกำหนดเวลา. เพื่อประสานเวลาเปิดทำการของเพิ่มเติม, รับ windows, เกตเวย์ปล่อยบีคอน. เกตเวย์ทั้งหมดที่เป็นส่วนหนึ่งของเครือข่ายเดียวกันจะต้องปล่อยบีคอนพร้อมกัน. บีคอนประกอบด้วยตัวระบุเครือข่ายและการประทับเวลา (UTC).
การใช้คลาส B ทำให้มั่นใจได้ว่าเมื่อทำการสำรวจจุดปลาย, การตอบสนองล่าช้าจะไม่เกินจำนวนที่กำหนดโดยระยะเวลาของบีคอน.
คลาส C (ต่อเนื่อง)
อุปกรณ์คลาส C อยู่ในโหมดรับเกือบตลอดเวลา, ยกเว้นช่วงเวลาในการส่งข้อความ. ยกเว้นกรอบเวลา RX1, เทอร์มินัลใช้ RX2 รับพารามิเตอร์.
คลาส C ใช้ได้เมื่อไม่จำเป็นต้องประหยัดพลังงานอย่างสุดความสามารถ (มิเตอร์ไฟฟ้า) หรือเมื่อจำเป็นต้องสำรวจอุปกรณ์ปลายทางตามเวลาที่กำหนด.
ความครอบคลุมระดับภูมิภาค
อัตราข้อมูล
โดยการเลือกอัตราข้อมูล, คุณจะสร้างการแลกเปลี่ยนที่ซับซ้อนระหว่างช่วงการติดต่อและระยะเวลาของข้อความ. นอกจากนี้, เทคโนโลยีการแพร่กระจายคลื่นความถี่ทำให้มั่นใจได้ว่าการเชื่อมต่อกับ DR หลายตัวจะไม่ขัดแย้งกัน, resulting in a series of interactive “code” channels that boost the gateway’s throughput. เซิร์ฟเวอร์เครือข่าย LoRaWAN ใช้ Adaptive Data Rate (ADR) แผนการตรวจสอบการตั้งค่า DR และความจุเอาต์พุต RF ต่อแต่ละปลายทางอย่างอิสระเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพอายุการใช้งานแบตเตอรี่ปลายทางและแบนด์วิดท์เครือข่ายทั้งหมด.
ความปลอดภัย
การตรวจสอบอุปกรณ์:
มีเทคนิคการตรวจสอบสองแบบที่ LoRa . รองรับ.
- Personalized activation ABP – here, ที่อยู่ DevAddr และคีย์การเข้ารหัสถูกเขียนลงในแกดเจ็ตก่อนเวลา (การปรับแต่งอุปกรณ์))
คีย์เซสชันเครือข่ายและโปรแกรม, เช่นเดียวกับที่อยู่เครือข่ายคอมพิวเตอร์ 32 บิตที่จัดสรรไว้ล่วงหน้า, ใช้ในการกำหนดค่าอุปกรณ์, คล้ายกับการจัดสรรที่อยู่ IP แบบคงที่.
- การเปิดใช้งานแบบ Over-the-Air (OTA) (ต้องมีขั้นตอนร่วมกัน, ในระหว่างที่มีการสร้างที่อยู่ DevAddr และคีย์การเข้ารหัสเซสชัน).
OTAA อนุญาตให้อุปกรณ์ส่งคำขอการสื่อสารไปยังเซิร์ฟเวอร์เครือข่าย, ซึ่งจะตรวจสอบความถูกต้องของคอมพิวเตอร์และกำหนดที่อยู่รวมทั้งโทเค็นเพื่อรับคีย์เซสชัน. คีย์เซสชันเครือข่ายและแอปพลิเคชันได้รับมาในระหว่างขั้นตอนการเชื่อมต่อจากรหัสแอปพลิเคชันสาธารณะที่จัดเตรียมไว้ก่อนหน้านี้ในอุปกรณ์.
พารามิเตอร์
แบนด์วิดธ์ไม่มีผลต่ออัตราการส่งเสียงเจี๊ยก ๆ ของ LoRa. อัตราการร้องเจี๊ยกคือ, ในความจริง, สัดส่วนกับแบนด์วิดธ์. เนื่องจากสัญลักษณ์ LoRa ประกอบด้วย 2SF chirps ที่ครอบคลุมย่านความถี่ทั้งหมด (SF หมายถึงปัจจัยการแพร่กระจาย log2), ปฏิสัมพันธ์ระหว่างความกว้างของเสียงร้องเจี๊ยก ๆ และแบนด์วิดธ์มีความหมายมากมาย:
รูปแบบ
เพื่อถ่ายทอดเฟรมทางกายภาพ, LoRa ใช้โครงสร้างพื้นฐาน:
แต่ละข้อความจะเริ่มต้นด้วยบทนำที่เข้ารหัสคำที่ซิงค์โดยครอบคลุมย่านความถี่ทั้งหมด. The term “sync” distinguishes the LoRa network from those operating in the same frequency range.
ส่วนหัวที่เป็นตัวเลือกระบุขนาดเพย์โหลด, อัตรารหัส, และมี CRC ของ payload หรือไม่.
ส่วนหัวตามด้วย payload และ CRC . ที่เป็นตัวเลือก.
ตัวเลือกเทคโนโลยี LPWAN
การใช้ LoRa ที่เพิ่มขึ้นสำหรับ Internet of Things นั้นมีอิทธิพลต่อ, การเปลี่ยนแปลง, และจัดการโลกของเรารอบตัวเรา. เทคโนโลยีนี้ทำให้เกิดความก้าวหน้าที่สำคัญในการแลกเปลี่ยนข้อมูลที่เชื่อถือได้อย่างรวดเร็ว, และส่งผลให้มีผลผลิตเพิ่มขึ้นสำหรับองค์กรตั้งแต่วิสาหกิจขนาดเล็กไปจนถึงเมืองใหญ่. ส่วนด้านล่างกล่าวถึงความสำคัญของเทคโนโลยี LoRa.
เทคโนโลยี LoRa ขับเคลื่อนการใช้ IoT ทั่วโลก
It’s as if IoT technology is maturing, และมีเหตุผลหลายประการที่ทำให้เครือข่ายที่ใช้ LoRa กลายเป็นเครือข่ายที่ต้องการมากขึ้นสำหรับวิศวกรออกแบบที่ทำงานบนแอปพลิเคชัน IoT ที่ทันสมัยหลากหลายรูปแบบ. แน่นอน, ความน่าเชื่อถือ, ความปลอดภัย, และความสามารถในการปรับขยายได้นั้นสำคัญ, but the technology’s ability to operate over distances of up to 20 กิโลเมตรในขณะที่ใช้พลังงานเพียงเสี้ยวเดียวที่แพลตฟอร์มอื่นต้องการก็น่าดึงดูดเช่นกัน. คุณสมบัติเหล่านี้ทำให้ LoRa เหมาะอย่างยิ่งสำหรับการส่งข้อมูลแบบสองทิศทางผ่านอาคารอัจฉริยะต่างๆ, เมืองอัจฉริยะ, และแม้กระทั่งระหว่างประเทศ, and they will enable IoT to play an increasingly important role in virtually everyone’s lives.
ข้อดีของ LoRaWAN
- High range of radio signal – up to 30 กม. ในพื้นที่เปิดโล่งและไม่เกิน 8 กม.ในเมือง.
- Unique penetrating ability of radio signal – provides stable communication in hard-to-reach places: บ่อน้ำ, ชั้นใต้ดิน, หุบเหว, ฯลฯ.
- Ultra-low power consumption – allows the device to stay online for up to 10 ปีจากแบตเตอรี่ก้อนเดียว:
- 200nA ในโหมดสแตนด์บาย
- 11 mA ในโหมดรับ (Rx)
- 40mA ส่ง (Tx) (+ 14dBm)
- Bidirectional communication – provides full interaction with devices, ช่วยให้ไม่เพียงแค่การอ่าน, แต่ยังส่งคำสั่งควบคุม.
- Remote software update – allows remote flashing of terminal devices software.
- High security of data transmission – is made due to 128-bit encryption of information in real time and key exchange (AES), โดยใช้โปรโตคอลการเข้ารหัส TLS.
- การใช้เทคโนโลยี DSP ที่ทันสมัย, เช่นเดียวกับความสามารถในการเพิ่มประสิทธิภาพที่รวมอยู่ในโปรโตคอล LoRaWan, มั่นใจการทำงานได้ถึง 1 ล้านเครื่องในเครือข่ายของสถานีฐานเดียว (5000 ชิ้นต่อ 1 ตร.ว. กม. สำหรับสถานีฐานหนึ่งสถานี)
- การทำงานในช่วงความถี่ 433 และ 868 MHz – does not require special permits to work in the network.
ข้อเสียของ LoRaWAN
- แบนด์วิดธ์ค่อนข้างต่ำ, แตกต่างกันไปขึ้นอยู่กับเทคโนโลยีการรับส่งข้อมูลที่ใช้ที่ชั้นกายภาพ, ตั้งแต่หลายร้อยบิต / s ถึงหลายสิบ kbit/s.
- ความล่าช้าในการส่งข้อมูลจากเซ็นเซอร์ไปยังแอปพลิเคชันขั้นสุดท้าย, เกี่ยวข้องกับเวลาการส่งสัญญาณวิทยุ, ได้ตั้งแต่ไม่กี่วินาทีจนถึงหลายสิบวินาที.
- ขาดมาตรฐานเดียวที่กำหนดฟิสิคัลเลเยอร์และการควบคุมการเข้าถึงสื่อสำหรับเครือข่าย LPWAN ไร้สาย.
- ความเสี่ยงของคลื่นรบกวนในช่วงความถี่ที่ไม่มีใบอนุญาต.
- เทคโนโลยีการมอดูเลต LoRa ที่เป็นกรรมสิทธิ์, จดสิทธิบัตรโดย Semetech.
- การจำกัดความแรงของสัญญาณ.
แอปพลิเคชัน LoRaWAN IoT
- น้ำ&วัดแสงแก๊ส
- ระบบบ้านอัจฉริยะ
- การตรวจจับการรั่วไหล
- การตรวจสอบสภาพแวดล้อม
- การตรวจสอบการขนส่ง
- พลังงานอัจฉริยะ
- การจัดการของเสีย
- ความปลอดภัยสาธารณะ
- ที่จอดรถอัจฉริยะ
- การควบคุมแสง
- การขุดน้ำมันและก๊าซ
- การติดตามตำแหน่ง
- เกษตรอัจฉริยะ
- ปศุสัตว์
- ข้อควรระวังภัยพิบัติ
ความท้าทายของ 5G
เนื่องจากความเร็วและความแรงของสัญญาณที่ไม่มีใครเทียบ, 5เทคโนโลยี G กำลังได้รับความนิยม. มันจะช่วยให้อุปกรณ์ที่เชื่อมต่อสามารถแบ่งปันข้อมูลได้ถึง 50% เร็วขึ้นและในชิ้นที่ใหญ่กว่ามาก, ปูทางสู่การปฏิวัติในทุกอุตสาหกรรม.
เพื่อสร้างเครือข่าย 5G ในตำแหน่งที่กำหนด, เครือข่ายเฉพาะต้องสร้างขึ้นจากพื้นดิน. แม้ว่า 5G จะมาก่อน 4G, มันต้องการเราเตอร์ที่ทันสมัย, เครือข่ายผ้า, และเสาส่งสัญญาณ.
โครงสร้างพื้นฐานนี้มีค่าใช้จ่ายสูงและต้องใช้เวลามากในการติดตั้ง. ตามที่คณะกรรมาธิการยุโรป, bringing 5G to any town and city in Europe would cost €500 billion.
นอกจากนี้, ลูกค้าและซัพพลายเออร์ต่างไม่ค่อยอุ่นใจเกี่ยวกับเทคโนโลยี 5G เนื่องจากผลกระทบที่กำหนดไว้ต่อสุขภาพของมนุษย์.
ทำไม LoRaWAN IoT สามารถแทนที่เครือข่าย 5G สำหรับ IoT
LoRa/LoRaWAN จะทำกิจกรรมหลายอย่างเหมือนกับ 5G, แม้ว่าจะช้ากว่าและถูกกว่า. It’s doubtful that you’ll use LoRa to submit video or audio. ความเร็วของ LoRa อยู่ระหว่าง 0.3 และ 27 กิโลบิตต่อวินาที, ซึ่งทำให้มั่นใจได้ว่าการส่งภาพจะใช้เวลาหลายชั่วโมง และการสตรีมวิดีโอจะใช้เวลาหลายสิบปี.
LoRa, ในทางกลับกัน, มีแอปพลิเคชั่นอื่น ๆ มากมาย.
ระบบถูกสร้างขึ้นสำหรับเซ็นเซอร์ IoT อุตสาหกรรม, ไม่ใช่สำหรับเครื่องใช้ไฟฟ้า. It’s used to send small data packets (รอบ ๆ 240 ไบต์) and doesn’t have a network IP stack. ผลที่ตามมา, LoRa จะถ่ายทอดอุณหภูมิ, ความชื้น, การสั่นสะเทือน, แสงสว่าง, และรายละเอียดอื่นๆ ที่เกี่ยวข้อง.
NB-IoT . เป็นอย่างไร
IoT วงแคบ (NB-IoT) เครือข่ายถูกใช้โดยคอมพิวเตอร์ที่เปิดใช้งาน LoRa บางเครื่อง. NB-IoT เป็นเครือข่ายบริเวณกว้างที่ใช้พลังงานต่ำ (ลพวรรณ) ข้อกำหนดที่กำหนดโดยองค์กรเดียวกันกับที่ผลิตโปรโตคอล 4G และ 5G.
พูดอีกอย่างคือ, นี่คือเทคโนโลยีเซลลูลาร์ที่:
- ทำงานควบคู่กับ LoRaWAN
- ถูกใช้โดยสมาร์ทโฟนที่รองรับ 4G
- เมื่อ 5G สามารถเข้าถึงได้ง่าย, ใช้งานได้อีกสักระยะ.
- ยังมีแบนด์วิดธ์ที่สูงกว่า LoRa ในฐานะเทคโนโลยีเซลลูลาร์.
NB-IoT ไม่จำเป็นต้องมีการก่อสร้างโครงสร้างพื้นฐานเฉพาะบางอย่าง; มันจำเป็นต้องติดตั้งแอพพลิเคชั่น. ผลที่ตามมา, เครือข่ายแบบนี้จะขยายขนาดอย่างรวดเร็วเพื่อเข้าถึงผู้ใช้หลายล้านคน. อย่างไรก็ตาม, เทียบกับระบบ LoRa, จำนวนอุปกรณ์ดังกล่าวน้อยกว่ามาก.
ข้อบกพร่องที่ใหญ่ที่สุดคือ NB-IoT กินไฟมาก, ซึ่งทำให้แบตเตอรี่หมดเร็ว.
NB-IoT ขึ้นอยู่กับการเข้ารหัสแบบ hop-by-hop, ที่ล้าสมัยมากขึ้นเรื่อยๆ, ในขณะที่ LoRaWAN ใช้การเข้ารหัสตั้งแต่ต้นทางถึงปลายทาง, ซึ่งเป็นกลไกโปรโตคอลความปลอดภัยใหม่.
อนาคตของ LoRaWAN
AWS LoRaWAN IoT คืออนาคตของ LoRaWAN. AWS นำ LoRa และ IoT มารวมกันเพื่อสร้างแพลตฟอร์มคลาวด์ที่จัดการได้หนึ่งเดียว. ผ่านเกตเวย์ LoRaWAN, อุปกรณ์ LoRaWAN เชื่อมต่อกับ AWS IoT Core. กฎ AWS IoT จะส่งข้อความระบบ LoRaWAN ไปยังทรัพยากร AWS อื่นๆ และประมวลผลเพื่อจัดรูปแบบผลลัพธ์.
นโยบายบริการและของระบบที่ AWS IoT Core จำเป็นต้องควบคุมและเชื่อมต่อกับเกตเวย์และอุปกรณ์ LoRaWAN ได้รับการจัดการโดย LoRaWAN AWS IoT Core. ปลายทางที่กำหนดกฎ AWS IoT ที่ส่งข้อมูลระบบไปยังผู้ให้บริการรายอื่นจะได้รับการจัดการโดย LoRaWAN IoT Core . ด้วย.
ประวัติการพัฒนา LoRaWAN
LoRa เป็นสเปกตรัมการแพร่กระจายความถี่ที่ได้รับการจดสิทธิบัตร. ใน 2008, Cycleo บริษัทฝรั่งเศสจดสิทธิบัตรเทคโนโลยี, และใน 2012 Semtech ซื้อมัน. ตั้งแต่บัดนั้นเป็นต้นมา, LoRaWAN ออกตัวแล้ว. Semtech สามารถดึงดูดความสนใจของ IBM และ Cisco ในเทคโนโลยีใหม่, ซึ่งต่อมาได้เข้าสู่ LoRa Alliance.
LoRaWAN (เครือข่ายบริเวณกว้างระยะไกล) ถูกปรับใช้ในคลื่นความถี่ที่ไม่มีใบอนุญาต.
อุปกรณ์ในเครือข่าย LoRaWAN จะส่งข้อมูลแบบอะซิงโครนัสเพื่อส่งไปยังเกตเวย์. เกตเวย์หลายตัวที่ได้รับข้อมูลนี้จะส่งแพ็กเก็ตข้อมูลไปยังเซิร์ฟเวอร์ส่วนกลางบนเครือข่าย, และจากนั้นไปที่เซิร์ฟเวอร์แอปพลิเคชัน.
LoRa Alliance เป็นผู้ควบคุมโปรโตคอลทั่วโลก. พันธมิตรมารวมตัวกัน 500 บริษัทฮาร์ดแวร์และซอฟต์แวร์และผู้ให้บริการ LoRaWAN.
บริการสื่อสาร LoRaWAN ให้บริการโดย 42 ผู้ประกอบการในมากกว่า 250 เมืองต่างๆ ทั่วโลก.
LoRaWAN ทำงานอย่างไร
The “LoRa IoT” (a channel connecting end devices to the operator’s access point), สร้างขึ้นโดยใช้เทคโนโลยี LoRaWAN, มีลักษณะเด่น 3 ประการ: “far, อิสระในระยะเวลาอันยาวนาน, and economical”.
เครือข่าย LoRaWAN มีความเร็วในการปรับใช้สูง (ตั้งแต่สองวัน) และการว่าจ้างที่เรียบง่าย. โทโพโลยีแบบดาวสร้างรัศมีการครอบคลุมขนาดใหญ่สำหรับแต่ละสถานีฐานและกำจัดอุปกรณ์ระดับกลาง.
ขอบคุณ ADR (ปรับอัตราข้อมูลอัตโนมัติ) โหมด, อุปกรณ์ปลายทางใช้งานได้เฉพาะระหว่างการถ่ายโอนข้อมูล. นี้, ควบคู่ไปกับพลังงานต่ำของตัวส่งสัญญาณเอง, ช่วยให้อุปกรณ์ทำงานอัตโนมัติได้ถึง 10 ปีจากแบตเตอรี่ก้อนเดียว, รวมทั้งเพิ่มจำนวนอุปกรณ์ที่สื่อสารกับสถานีฐานเดียวและขยายเครือข่าย.
ต้นทุนต่ำของสถานีฐานและโหนดปลายสุดช่วยให้สามารถใช้โซลูชันบางอย่างได้ถึง 10 ถูกกว่าเมื่อเทียบกับระบบกระแสไฟต่ำเช่น ZigBee หรือ GSM / GPRS.
LoRa เป็นมาตรฐานเปิด, และหลีกเลี่ยงการผูกขาดและการพึ่งพาผู้ผลิตอุปกรณ์เฉพาะ. ข้อดีอีกประการของการเปิดกว้างคือการรวมกันของนักพัฒนาและผู้ผลิตที่ใช้เทคโนโลยีนี้ในพันธมิตร, ซึ่งช่วยให้สามารถพัฒนาและส่งเสริมได้เร็วและมีประสิทธิภาพมากขึ้น.
เพราะคุณสมบัติเหล่านี้, LoRaWAN เหมาะอย่างยิ่งสำหรับระบบที่ต้องการความเสถียรในการสื่อสารในระยะไกลและใช้พลังงานต่ำ, ทำให้อุปกรณ์ปลายทางทำงานอัตโนมัติโดยไม่ต้องชาร์จเป็นเวลานาน. ดังนั้น, it is possible to assemble various types of devices into a single system – street lights, อุปกรณ์วัดแสงสำหรับการบริโภคที่อยู่อาศัยและบริการชุมชน (ไฟฟ้า, น้ำ, แก๊ส, ความร้อน), กองยานพาหนะ (การควบคุมการเคลื่อนไหว, การบริโภคน้ำมันเชื้อเพลิง), อุปกรณ์รักษาความปลอดภัย (การควบคุมการเข้าถึง), ฯลฯ. , ตลอดจนสร้างโซลูชั่นพื้นฐานใหม่ ๆ ในด้านบริการสื่อสาร, การตรวจสอบ, เทเลเมติกส์, กลศาสตร์ทางไกล, การจัดส่ง, ASKUE, APCS, ระบบบ้านอัจฉริยะและเมืองอัจฉริยะ, ฯลฯ.
การปรับใช้ LoRaWAN
LoRaWAN มักถูกแจกจ่ายในสเปกตรัมที่ไม่มีใบอนุญาต, ทำให้ทุกคนสามารถสร้างเครือข่าย IoT/LPWAN บน LoRaWAN. สามรูปแบบการนำไปใช้เป็นผลจากสิ่งนี้:
ตามตัวดำเนินการ: ภายใต้รุ่นธรรมดานี้, ผู้ประกอบการลงทุนสร้างเครือข่ายระดับชาติและให้บริการเชื่อมต่อเฉพาะกับสมาชิกเท่านั้น.
อิงตามองค์กร: เนื่องจาก LoRaWAN ทำงานในคลื่นความถี่ที่ไม่มีใบอนุญาตและเกตเวย์จึงมีราคาไม่แพงและติดตั้งง่าย, โมเดลนี้ช่วยให้ลูกค้าเชิงพาณิชย์สามารถตั้งค่าเครือข่ายส่วนตัวได้.
รุ่นไฮบริด: เนื่องจากการออกแบบที่เปิดกว้าง, LoRaWAN สร้างกระบวนทัศน์ไฮบริดที่น่าสนใจที่สุด, ซึ่งเป็นไปไม่ได้หรือยากในคู่แข่ง LPWA หรือเทคโนโลยี Cellular IoT อื่นๆ (เนื่องจากคลื่นความถี่ที่ได้รับอนุญาต). ภายใน 3GPP, มีโครงการอย่าง CBRS, อย่างไรก็ตาม พวกเขายังอยู่ในระหว่างดำเนินการและยังไม่พร้อมสำหรับการปรับใช้ IoT ขนาดใหญ่. โมเดลนี้อนุญาตให้มีการทำงานร่วมกันระหว่างภาครัฐและเอกชนเพื่อแบ่งปันค่าใช้จ่ายเครือข่ายและการขาย ในขณะที่ยังคงกระชับเครือข่ายที่แอปและบริการเป็นที่แพร่หลายมากที่สุด. เนื่องจากเกตเวย์หลายแห่งจะยอมรับข้อความ LoRaWAN, และเซิร์ฟเวอร์เครือข่ายขจัดความซ้ำซ้อน, รุ่นนี้ก็ได้. ในสถานการณ์ที่เครือข่ายดำเนินการโดยผู้ให้บริการ/องค์กรหลายราย, LoRa Alliance ได้ยอมรับสถาปัตยกรรมโรมมิ่งที่อนุญาตให้ผู้ให้บริการแชร์เครือข่าย. โมเดลนี้ช่วยลดการใช้จ่ายของผู้ปฏิบัติงานในขณะที่ยังคงให้รูปแบบธุรกิจที่เปลี่ยนแปลงได้สำหรับการปรับใช้ความสามารถ IoT ในจุดที่จำเป็นที่สุด. เราแสดงให้เห็นว่าศักยภาพของ LoRaWAN ขยายอย่างมีนัยสำคัญด้วยความหนาแน่นของเกตเวย์ในส่วนสุดท้ายของบทความได้อย่างไร.
