LoRaWAN (Long-Range Wide Area Network) to rodzaj transmisji danych w rozległych sieciach bezprzewodowych. Został zaprojektowany, aby umożliwić gromadzenie danych z dużej odległości przy niskiej przepływności między podłączonymi czujnikami, które monitorują i przekazują dane z powrotem. LoRa jest w stanie przesyłać dane na duże odległości przy niewielkiej mocy. Opiera się to na prawach fizyki, które nakazują, aby transmitować na duże odległości; musisz albo zwiększyć moc, albo zmniejszyć przepustowość.
Istnieje kilka innych typów podobnych sieci. Jak (LPWAN) sieć rozległa małej mocy, (LPWA) sieć rozległa małej mocy lub (LPN) sieć małej mocy.
Co to jest LoRa i LoRaWAN
LoRa (Long-Range) to opatentowana technologia IoT do cyfrowej bezprzewodowej transmisji danych, opracowana przez firmę Cycleo z Grenoble we Francji. Cycleo zostało przejęte przez Semtech w 2012 roku. Semtech posiada IP dla metodologii transmisji LoRa. Zaletą LoRa są możliwości dalekiego zasięgu tej technologii. Pojedyncza brama lub stacja bazowa może obejmować całe miasta lub setki kilometrów.
LoRa transmituje w nielicencjonowanych megahercowych pasmach częstotliwości radiowych, takich jak 169 MHz, 433 MHz, 868 MHz (Europa) i 915 MHz (Ameryka Północna). LoRa umożliwia transmisję na bardzo duże odległości (ponad 10 mil na obszarach wiejskich) przy niskim zużyciu energii.
Technologia jest przedstawiona w dwóch częściach — LoRa, warstwa fizyczna i; protokół komunikacyjny zbudowany na podstawowej warstwie fizycznej LoRa. Warstwą komunikacyjną będzie WAN (Wide Area Network), protokół komunikacyjny typu open source zdefiniowany przez konsorcjum LoRa Alliance. https://lora-alliance.org/
W ten sposób LoRaWAN definiuje protokół komunikacyjny i architekturę systemu dla sieci, podczas gdy warstwa fizyczna LoRa umożliwia łącza komunikacyjne dalekiego zasięgu. Protokół komunikacyjny LoRaWAN zapewnia niezawodną i bezpieczną komunikację.
Warstwy fizyczne i komunikacyjne sieci LoRaWAN
Topologia sieci LoRa i LoRaWAN
Architektura sieci LoRaWAN jest wdrażana w topologii gwiazdy z gwiazd. Umożliwia to stacjom bazowym przekazywanie danych między węzłami czujników a serwerem sieciowym.
Komunikacja między węzłami czujnikowymi a stacjami bazowymi odbywa się za pośrednictwem kanału bezprzewodowego wykorzystującego warstwę fizyczną LoRa, podczas gdy połączenie między bramkami a serwerem centralnym odbywa się za pośrednictwem szkieletowej sieci opartej na protokole IP.
- Węzły końcowe transmitują bezpośrednio do wszystkich bramek w zasięgu, używając LoRa.
- Bramy przekazują wiadomości między urządzeniami końcowymi a centralnym serwerem sieciowym za pomocą protokołu IP.
Węzły końcowe
Węzły końcowe to wbudowane czujniki LoRa. Węzły klasy A zazwyczaj mają:
- Czujniki służące do wykrywania zmieniających się parametrów np.: temperatury, wilgotności, akcelerometru czy GPS.
- Transponder LoRa do przesyłania sygnałów przez opatentowaną metodę transmisji radiowej LoRa oraz opcjonalnie mikrokontroler (z wbudowaną pamięcią).
Węzły końcowe LoRaWAN to zazwyczaj czujniki zasilane bateryjnie (klasa A i klasa B). Żywotność baterii węzła może zwykle trwać od dwóch do pięciu lat. Czujniki LoRa wykorzystują komunikację w linii wzroku. Ich odległości mogą wahać się od jednego do dziesięciu mil.
Typy węzłów
| Typ klasy A | Klasa typu B | Typ klasy C |
|---|---|---|
| Zasilany bateryjnie | Małe opóźnienia | Brak opóźnienia |
| Dwukierunkowy z 1 gniazdem UL+2DL | Dwukierunkowy z zaplanowanymi slotami łącza w dół | Dwukierunkowy z trybem słuchania przez większość czasu |
| Wiadomości emisji pojedynczej | Wiadomości emisji pojedynczej i multiemisji | Wiadomości emisji pojedynczej i multiemisji |
|
|
|
| Urządzenie końcowe inicjuje komunikację (Uplink) | Dodatkowe okno odbioru | Serwer może w każdej chwili zainicjować transmisję |
| Serwer komunikuje się z urządzeniem końcowym (łącze w dół) podczas z góry określonych okien odpowiedzi | Serwer może inicjować transmisję w ustalonych odstępach czasu | Urządzenie końcowe stale odbiera |
Bramy
Czujniki LoRa przesyłają dane do bramek LoRa. Bramki LoRa łączą się z Internetem za pomocą standardowego protokołu IP i przesyłają dane otrzymane z wbudowanych czujników LoRa do Internetu, tj. do sieci, serwera lub chmury.
Urządzenia bramy są zawsze podłączone do źródła zasilania. Połączenie bramek działa jak przezroczysty most, po prostu konwertując pakiety RF na pakiety IP i odwrotnie.
Zalety i wady LoRaWAN
Zalety LoRaWAN
- Czujniki o niskim poborze mocy, które mogą obejmować szeroki obszar mierzony w milach
- Działa w pasmach radiowych przemysłowych, naukowych i medycznych (ISM). Są to bezpłatne (nielicencjonowane) częstotliwości, bez opłat licencyjnych z góry za korzystanie z technologii
- Niska moc oznacza długą żywotność baterii urządzeń. Baterie czujników mogą działać od dwóch do pięciu lat (klasa A i klasa B)
- Pojedyncze urządzenie LoRa Gateway jest przeznaczone do obsługi tysięcy urządzeń końcowych lub węzłów
- Idealny do monitorowania zasobów rozmieszczonych w terenie
- Jest szeroko stosowany w aplikacjach M2M/IoT
- LoRaWAN jest zarządzany przez sojusz.
- Funkcjonalność dalekiego zasięgu umożliwia inteligentne rozwiązania, takie jak aplikacje inteligentnego miasta.
- Bezprzewodowe, łatwe w konfiguracji i szybkie wdrożenie.
- Bezpieczeństwo: warstwa bezpieczeństwa dla sieci i jedna dla aplikacji z szyfrowaniem AES.
- W pełni dwukierunkowa komunikacja.
Wady LoRaWAN
- Nie dla dużych ładunków danych, ładunek ograniczony do 0,3 ~ 5,5 kBps.
- Nie obsługuje audio ani wideo
- Ograniczona do komunikacji w linii wzroku (LOS).
- Nie do ciągłego monitorowania (z wyjątkiem urządzeń klasy C).
- Nie jest idealnym kandydatem do zastosowań w czasie rzeczywistym, wymagających mniejszych opóźnień i ograniczonego jittera.
- LoRa działa na częstotliwościach, które są otwarte i nie wymagają licencji państwowej. Oznacza to, że na tej częstotliwości mogą wystąpić zakłócenia, a szybkość transmisji danych może zostać obniżona. Ponadto, ponieważ otwarte częstotliwości różnią się w zależności od kraju, wydajność może się różnić.
LoRaWAN to bezprzewodowy protokół gromadzenia danych. Specjalnie zaprojektowany do gromadzenia czujników o niskiej przepustowości na duże odległości. Wykorzystanie go jako portalu do gromadzenia danych przemysłowych, medycznych i komunalnych pomoże uprościć czasochłonne zadania i napędzać połączony świat. Aby uzyskać więcej informacji na temat zegarów i kryształów LoRaWAN firmy ECS Inc. Kliknij ten link do LoRa Timing
Firma ECS Inc. jest zaangażowana w dostarczanie wysokiej klasy komponentów elektronicznych, które pomogą Ci zaprojektować świat połączony z IoT. Aby uzyskać więcej informacji na temat produktów ECS Inc, kliknij tutaj .
LoRa ( Long - Range ) to technologia cyfrowej bezprzewodowej komunikacji danych IoT. LoRa transmituje w nielicencjonowanych megahercowych pasmach częstotliwości radiowych: 169 MHz, 433 MHz (Azja), 868 MHz (Europa) i 915 MHz (Ameryka Północna). LoRa umożliwia bezprzewodową transmisję danych na bardzo duże odległości. Komunikacja LoRa może odbywać się w odległości dziesięciu mil lub więcej na obszarach wiejskich, przy użyciu małej mocy. LoRa może to osiągnąć poprzez zawężenie przepustowości.
Prawa fizyki mówią, że aby transmitować na większą odległość, trzeba albo zwiększyć moc, albo zmniejszyć przepustowość. Aby uzyskać więcej informacji na temat technologii LoRa, kliknij ten link .
W zależności od konfiguracji radiotelefonów LoRa oraz liczby węzłów i bramek, których będziesz używać, będziesz potrzebować jednego lub więcej zegarów o różnych częstotliwościach i stabilnościach. ECS Inc. oferuje wiele produktów zaprojektowanych specjalnie w celu spełnienia tych wymagań. Poniżej wymieniono niektóre z najczęściej używanych zegarów w aplikacjach LoRa. Jeśli masz specjalne wymagania, mamy wiele innych rozwiązań, które pomogą uzupełnić sieć bezprzewodową dalekiego zasięgu.