Абстрактный
LoRa — это новое решение для маломощной глобальной беспроводной сети Интернета вещей.. Чипсеты LoRa подключают датчики к облаку, обеспечение возможности подключения к данным и аналитике в режиме реального времени, которые можно использовать для повышения эффективности и производительности. Устройства LoRa предлагают интеллектуальные приложения IoT, которые решают некоторые из наиболее насущных проблем нашей планеты., включая энергоменеджмент, сохранение природных ресурсов, контроль загрязнения, и эффективность инфраструктуры. Например, открытые промышленные парки нуждаются в широкомасштабной связи и столкнутся с проблемами прокладки кабеля. Благодаря одному из преимуществ технологии LoRaWAN, имеет большую зону покрытия, измеряемую километрами, что снижает плотность кабелей и размещение IoT-устройств. ЛоРаВАН инфраструктура очень дешева по сравнению с другими сетями, и радиоконечные устройства также недороги.. LoRaWan может широко применяться для мониторинга загрязнения воздуха, переработка сельского хозяйства, отслеживание животных, обнаружение пожара, отслеживание автопарка, домашняя безопасность, и промышленный контроль температуры.
Открытая спецификация LoRaWAN отличается низким энергопотреблением., глобальная сеть (ЛПВАН) стандарт, основанный на устройствах LoRa компании Semtech, который использует преимущества нелицензионного радиовещания в промышленном секторе., Научный, и медицинский (ИСМ) группа. Альянс Лора®, некоммерческая организация и быстро развивающийся технологический альянс, отвечает за стандартизацию и глобальную гармонизацию стандарта LoRaWAN.. Стандарты LoRaWAN обеспечивают эффективное, гибкий, и экономичное решение реальных проблем в сельских и внутренних случаях использования, где Сотовая связь, Wi-Fi, и Bluetooth с низким энергопотреблением (БЛЕ) сети не на должном уровне. Устройства LoRa и стандарт LoRaWAN позволяют использовать широкий спектр приложений в различных критически важных областях., включая умное сельское хозяйство, здания, города, окружающая среда, здравоохранение, жилье, промышленный контроль, цепочка поставок, и логистика, коммунальные услуги, общественная безопасность и другие..
Что такое LPWAN и его скорость?
LoRa™ — это технология радиочастотной модуляции для LPWAN., но прежде чем мы обсудим, что такое LoRa, нам нужно поговорить о LPWAN. ЛПВАН (Маломощная глобальная сеть), также известный как LPWA (Маломощный, широкий охват), или ЛПН (Сеть с низким энергопотреблением, маломощная сеть), это беспроводная сеть Интернета вещей с датчиками на батарейках, которая может обмениваться данными на больших расстояниях с низкой скоростью передачи данных.. Низкие требования к мощности, низкие скорости передачи данных, и время использования можно использовать для отличия LPWAN от беспроводных WAN., которые предназначены для объединения предприятий или пользователей, и передавать больше данных, но и потреблять больше энергии. Скорость передачи каждого канала LPWAN относительно низкая., медленнее, чем Zigbee и NB-IoT, это между 0.3 кбит/с и 50 кбит/с. LPWAN можно использовать для построения частной беспроводной сенсорной сети., но это также может быть услуга или инфраструктура, предоставляемая третьей стороной., что позволяет владельцам датчиков развертывать датчики напрямую, без необходимости вкладывать средства в создание шлюзов.
Что такое ЛоРа?
LoRa — это протокол LPWAN, разработанный Semtech., обеспечение дальней связи: до 3 миль (5 километры) в городских районах и 10 миль (15 километры) или больше в сельской местности (прямая видимость). Другие протоколы LPWAN включают Sigfox и Weightless.. LoRa основана на технологии модуляции расширенного спектра, полученной на основе расширенного спектра чирпа. (CSS) технологии. Первоначально он был разработан Cycleo в Гренобле., Франция, и позже был приобретен Semtech, член-основатель LoRa Alliance. По сравнению с другими сетями Интернета вещей, LoRa имеет пять характеристик, дальнобойный, низкие скорости передачи данных, длительное время автономной работы, бюджетный, и высокая емкость. Ключевой особенностью решений на основе LoRa является сверхнизкое энергопотребление., что позволяет создавать устройства с батарейным питанием, способные работать до 10 годы. Сети, основанные на открытом протоколе LoRa, развертываются по звездообразной топологии и идеально подходят для приложений, требующих дальней или глубокой внутренней связи между множеством маломощных устройств и устройств, собирающих небольшие объемы данных..
Преимущество LoRa включает, помимо прочего, дальнюю дальность действия., глубокое покрытие в помещении, простая в масштабировании конструкция звездообразной топологии, длительное время автономной работы, высокая емкость, бюджетный, точное позиционирование внутри и снаружи помещения, и зашифрованная безопасность.
Различия между тремя
ЛПВАН
LPWAN — это технология беспроводной глобальной сети, которая соединяет сети с низкой пропускной способностью., устройства IoT с батарейным питанием и низкой скоростью передачи данных на больших расстояниях. Существуют различные возможности построения сети LPWAN., но технологии LoRaWAN и NB-IoT продемонстрировали наиболее быстрый рост и в ближайшие годы будут занимать самую высокую долю рынка LPWA..
ЛоРаВАН
LoRaWAN определяет сетевой протокол связи и архитектуру системы., в то время как физический уровень LoRa обеспечивает связь на большие расстояния. Протокол и сетевая архитектура оказывают наибольшее влияние на срок службы батареи., пропускная способность сети, качество обслуживания, безопасность, и спектр приложений, предоставляемых сетью.
Лора
LoRa — это метод передачи радиосигналов, использующий чирпированный сигнал., многосимвольные данные для передачи информации. По сути, это обычные радиочипы диапазона ISM, которые могут преобразовывать радиочастоты в биты с использованием LoRa. (или другие типы модуляции, такие как FSK) без необходимости кодирования. Технология LoRa — это технология физического уровня более низкого уровня, используемая в различных приложениях, помимо глобальной связи..
Сетевая архитектура LoRaWAN
LoRaWAN определяет протокол связи и архитектуру системы.. Физический уровень LoRa поддерживает каналы связи дальнего действия.. Пара протокола и сетевой архитектуры для определения времени автономной работы узла., пропускная способность сети, качество обслуживания, безопасность, а также различные приложения веб-сервисов.
Метод модуляции расширенного спектра LoRaWAN представляет собой вариант расширенного спектра чирпа.. Физический уровень LoRaWAN можно использовать в сочетании с любым уровнем MAC.; однако, LoRa — это предлагаемый в настоящее время MAC, который управляет сетью в простой звездообразной топологии.. Windows в заранее определенное время использует шлюз и маяки для синхронизации времени конечных устройств.. Конечные устройства с максимальным количеством слотов приема: Потому что эти узлы постоянно прослушивают, они не подходят для работы от аккумулятора. В некоторых случаях, возможны сети типа «звезда» с активным и мощным шлюзовым устройством..
Архитектура ячеистой сети используется во многих существующих сетях.. Отдельные конечные узлы в ячеистой сети передают информацию от других узлов для расширения диапазона связи сети и размера ячейки.. Хотя это увеличивает дальность, это также добавляет сложности, ограничивает пропускную способность сети, и сокращает срок службы батареи, поскольку узлы получают и пересылают данные от других узлов, которые, вероятно, не связаны с ними.. Когда возможна дальняя связь, звездообразная конструкция дальнего действия наиболее полезна для продления срока службы батареи.
Узлы в сети LoRaWAN не привязаны к одному шлюзу.. Вместо, данные, отправленные узлом, обычно принимаются через несколько шлюзов. Через некоторую обратную связь, каждый шлюз пересылает полученный пакет от конечного узла на сервер облачной сети. (либо сотовая связь, Ethernet, спутник, или Wi-Fi).
Сетевой сервер получает интеллектуальные данные и сложность и обслуживает сеть., фильтрация избыточных полученных пакетов, проводим проверки безопасности, планирование подтверждений через лучший шлюз, и выполнение адаптивной скорости передачи данных, среди прочего. Нет необходимости в передаче обслуживания от шлюза к шлюзу, если узел является мобильным или перемещается., что является жизненно важной характеристикой для приложений мониторинга активов – важная целевая область применения для Интернета вещей..
Эффективность аккумулятора и энергопотребление
Время автономной работы в сети LoRaWAN выглядит очень многообещающе.. Его узлы асинхронны, общаются только тогда, когда у них есть данные для трансляции, будь то событийный или запланированный. Техника Алоха — это название этого вида общения.. Узлы в ячеистой сети или синхронной сети, такой как сотовая, должны часто «просыпаться».’ для синхронизации с сетью и проверки сообщений. Эта синхронизация потребляет много энергии и является основной причиной сокращения срока службы батареи.. В недавнем исследовании GSMA и сравнении различных технологий, ориентированных на рынок LPWAN., LoRaWAN превзошел все другие альтернативные технологии по 3 к 5 раз.
Емкость сети
Пропускная способность сети может быть очень масштабируемой и гибкой в сети LoRaWAN.. Шлюз должен иметь возможность принимать сообщения от большого количества узлов, чтобы можно было построить звездообразную сеть большого радиуса действия.. В сети LoRaWAN, высокая пропускная способность сети достигается за счет использования адаптивных скоростей передачи данных и многоканального многомодемного приемопередатчика в шлюзе., что позволяет одновременно передавать сообщения по многим каналам. Количество одновременных каналов, скорость передачи данных (время в эфире), длина полезной нагрузки, и частота, с которой узлы вещают, включают в себя все важные элементы, влияющие на пропускную способность.. Потому что LoRa® — это модуляция с расширенным спектром., когда используются разные коэффициенты распространения, сигналы почти ортогональны друг другу. Эффективная скорость передачи данных варьируется в зависимости от коэффициента расширения.. Шлюз использует эту особенность, позволяя одновременно принимать данные на разных скоростях по одному и тому же каналу.. Нет необходимости в узле с хорошим каналом связи и близостью к шлюзу, чтобы постоянно использовать самую низкую скорость передачи данных и использовать доступный спектр дольше, чем необходимо.. За счет увеличения скорости передачи данных, время пребывания в эфире сокращается, предоставление большего потенциального пространства для трансляции другим узлам. Адаптивная скорость передачи данных также продлевает срок службы батареи узла.. Для функционирования адаптивной скорости передачи данных необходимы симметричные восходящая и нисходящая линии связи с соответствующей пропускной способностью нисходящей линии связи.. Эти свойства позволяют сети LoRaWAN иметь высокую пропускную способность, а также делают ее масштабируемой.. Сеть может быть создана с использованием очень небольшого количества оборудования., и если нужна мощность, можно добавить больше шлюзов, повышение скорости передачи данных, минимизация прослушивания других шлюзов, и увеличение мощности в 6-8 раз. Из-за технических компромиссов, которые ограничивают пропускную способность нисходящей линии связи или делают диапазон нисходящей линии связи неравным диапазону восходящей линии связи., другим вариантам LPWAN не хватает масштабируемости LoRaWAN..
Классы узлов
Конечные устройства используются для различных целей и имеют разные потребности.. LoRa использует несколько классов устройств для оптимизации ряда характеристик конечного приложения.. Классы устройств обеспечивают компромисс между задержкой связи по нисходящей линии связи и временем автономной работы.. Задержка связи по нисходящей линии связи имеет решающее значение для приложений управления или исполнительных механизмов..
Двунаправленные конечные устройства (Класс А): Конечные устройства класса А обеспечивают двунаправленную связь., при этом передача каждого конечного устройства восходящей линии связи сопровождается двумя передачами нисходящей линии связи. Окна приема нисходящих каналов краткие. Слот передачи, запланированный на конечное устройство, основан на его собственных требованиях к связи., с небольшой дисперсией, зависящей от случайного выбора времени (Протокол типа ALOHA). Эта процедура класса А использует наименьшее количество электроэнергии.. система конечных устройств для приложений, требующих только связи по нисходящей линии связи сразу после того, как конечное устройство осуществило передачу по восходящей линии связи на сервер.. В любое другое время, сообщениям с сервера придется ждать до следующего запланированного восходящего канала.
Двунаправленные конечные устройства с запланированными слотами приема (Класс Б): В дополнение к окнам случайного приема класса А, Устройства класса B открывают дополнительные окна приема в заранее определенные периоды времени.. Конечное устройство получает синхронизированный по времени сигнал от шлюза, чтобы открыть окно приема в заданное время.. Это информирует сервер, когда конечное устройство прослушивает.
Конечные устройства с максимальным количеством слотов приема в обоих направлениях (Класс С): Конечные устройства класса C имеют практически постоянно открытые окна приема, которые закрываются только во время отправки..
Безопасность
Для любой LPWAN крайне важно обеспечить интеграцию безопасности.. LoRaWAN имеет два уровня безопасности.: один для сети и один для приложения. Сетевой уровень безопасности гарантирует, что узлы в сети являются законными., тогда как прикладной уровень безопасности гарантирует, что оператор сети не имеет доступа к данным приложения конечного пользователя.. При обмене ключами используется шифрование AES и указанный идентификатор.. У каждой технологии есть компромиссы, но характеристики LoRa при проектировании сети, классы устройств, безопасность, масштабируемость в зависимости от емкости, и оптимизация мобильности охватывают самый широкий спектр возможных приложений Интернета вещей..
LoRa остается сильным игроком
Общий, Радиостанции LoRa имеют большую дальность связи, чем обычные радиостанции IoT, но при этом являются энергоэффективными.. Более того, эти радиоприемники обладают захватывающими характеристиками, ненавязчивые передачи, например. Как уже говорилось, как видно, Радиостанции LoRa могут быть развернуты в более широкой сети, использующей несколько схем.. Как результат, Решение LoRa — интригующий выбор для создания распространенных приложений Интернета вещей.. Он предлагает очень конкурентоспособное решение со многими преимуществами, открывающими многообещающее будущее..
Minew запустит портфель продуктов технологии LoRaWAN
Интернет вещей продолжает расширяться и становиться все более популярным. Мины, ведущий разработчик и производитель интеллектуальных устройств IoT, посвящает себя более творческим возможностям в новой области, чтобы обогатить наш портфель продуктов различными сетями.. Майнью в настоящее время работает над продуктами LoRa и Bluetooth, которые находятся на стадии разработки.. Технические условия еще не подтверждены и объявлены., однако, скорее всего, он будет выпущен в виде карточек или других. Вы можете ожидать от нас анонса. Поддержка LoRa и Bluetooth, он сочетает в себе лучшее из двух миров, предоставляя невиданную ранее возможность. Ожидается, что выступление будет многообещающим. Оставайтесь с нами, скоро появится больше.
Теперь говорите