О технологии lora · радиусом действия и низким...

О технологии LoRa Когда говорят о технологии LoRa, то чаще всего имеют ввиду метод модуляции LoRa и открытый

протокол LoRaWAN.

Если модуляция LoRa (Long Range) является физическим уровнем, то LoRaWAN (Long Range Wide-

Area Networks) – это MAC протокол канального уровня для сетей с множеством узлов с большим

радиусом действия и низким собственным потреблением энергии.

Протокол LoRaWAN оптимизирован для оконечных устройств, работающих от батарей и включает в

себя различные классы узлов, обеспечивая компромисс между скоростью доставки информации и

временем работы устройств при использовании питания от батарей (аккумуляторов). Протокол

обеспечивает полную двухстороннюю связь, а архитектура, посредством специальных методов

шифрования, обеспечивает общую надежность и безопасность всей системы.

Узлам сети характерны низкое энергопотребление (до 10 лет работы от обычных батарей АА),

невысокая скорость обмена данными, большая дальность связи (15 км в сельской местности и 5 км

в плотной городской застройке) и низкая стоимость оконечного оборудования.

Архитектура LoRaWAN сетей

Шлюз и конечные устройства образуют сетевую топологию типа «звезда».

Параметры для LoRa:

- Частотный диапазон 864 – 865/ 868,7 - 869,2 МГц

- Ширина канала 125 кГц

- Мощность 0,25 Вт

Управление

Сетевой сервер (Network Server) предназначен для управления сетью: обеспечивает

шифрование/дешифрование данных, обеспечивает хранение данных, определяет параметры

радиообмена и управляет расписанием обмена.

Сервер приложений (Application Server) производит шифрование/дешифрование данных,

управляет конечными устройствами, обеспечивает взаимодействие с приложениями пользователя.

Шлюзы

Шлюзы (базовые станции/концентраторы) принимают данные от конечных узлов с помощью

радиоканала и передают их в транзитную сеть. В качестве такой сети могут выступать Ethernet,

WiFi, сотовые сети и любые другие телекоммуникационные каналы.

Обычно шлюз содержит многоканальные приёмопередатчики для обработки сигналов в нескольких

каналах одновременно или даже нескольких сигналов в одном канале. Соответственно, несколько

таких устройств обеспечивают зону покрытия сети и прозрачную двунаправленную передачу данных между конечными узлами и сервером.

Конечные устройства

Класс А - двунаправленные конечные устройства (Bi-directional end-devices, Class A) применяются,

когда необходима минимальная потребляемая мощность при преобладании передачи данных

к серверу. В качестве инициатора сеанса связи выступает конечный узел, отправляя пакет с

необходимыми данными, а затем выделяет два окна, в течении которых ждёт данных от сервера.

Таким образом, передача данных от сервера возможна только после выхода на связь конечного

устройства.

Класс B - двунаправленные конечные устройства (Bi-directional end-devices, Class B). Основное

отличие от устройств «класса А» заключается в выделении дополнительного окна приёма, которое

устройство открывает по расписанию. Для составления расписания конечное устройство осуществляет

синхронизацию по специальному сигналу от шлюза. Благодаря этому дополнительному окну сервер

имеет возможность начать передачу данных в заранее известное время.

Класс C - двунаправленные конечные устройства с максимальным приемным окном (Bi-directional

end-devices, Class C). Устройства этого класса имеют почти непрерывное окно приёма данных и

закрывает его лишь на время передачи данных, что позволяет их применять для решения задач,

требующих получения большого объёма данных.

Почему LoRa?

1. Высокая дальность радиосигнала — до 10 км на открытой местности и

до 3 км в городе;

2. Уникальная проникающая способность радиосигнала — обеспечивает

устойчивую связь в труднодоступных местах: колодцы, подвалы, овраги и т.д.;

3. Сверхнизкое энергопотребление — позволяет устройству оставаться в

сети до 10 лет от одной батарейки;

4. Двунаправленность связи — обеспечивает полноценное взаимодействие

с устройствами, позволяет не только снимать показания, но и передавать

управляющие команды;

5. Удаленное обновление софта — позволяет производить удаленную

перепрошивку программного обеспечения оконечных устройств;

Почему LoRa?

6. Высокая безопасность передачи данных — шифрование двумя разными

AES-128 ключами на сетевом и прикладном слоях;

7. Возможность подключение до 5000 конечных устройств к одной

базовой станции;

8. Масштабируемость

9. Работа в безлицензионных диапазонах частот- 864-865, 868,7-869,2 МГц

для России

Области применения

Промышленность

Сельское хозяйство

Метеорология

Нефть/газ

Логистика Транспорт

Энергетика

Охрана здоровья

Умный город

ЖКХ

Лесные хозяйства Бизнес

Метеодатчики

- концентрации вредных веществ в воздухе

- температуры

- влажности

- давления

- скорости и порывов ветра

- направления ветра

Измерение:

Устройства позиционирования

- местоположения объекта

- ускорения (по средствам акселерометра)

Определение:

GPS- трэкер Каска со встроенным модулем LoRa

Умные браслеты

- вибровызов

- подача сигнала бедствия (кнопка SOS)

- определение местоположения

Функции:

Счётчики

- воды

- газа

- электричества

Определение расхода для:

Экстензометры

- движения гор

- сползание почвы

Определение:

Датчики объёма и заполняемости

- заполняемости мусорных баков

- уровня жидкости в резервуарах

- температуры

- угла наклона

Определение:

Комнатный датчик

- датчик открытия двери/окна

- датчик движения в помещении

- определение уровня освещённости - измерение температуры и влажности

Особенности:

Датчики дыма и газа

- датчик дыма

- датчик тепла

- датчик угарного газа

- датчик утечки бытового газа

Разновидности:

Индустриальные модули

- сопряжение различных устройств

- измерение температуры (встроенный датчик)

- измерение давления (встроенный датчик)

Функции:

Аналоговый вход

Аналоговый вход

Цифровой вход

RS 485 PLC контроллер

Выход 1

Выход 2