LoRaWAN on asjade interneti lahenduste vallas kiiresti populaarsust koguv tehnoloogia. Samas jääb see paljude klientide jaoks vähe uuritud ja eksootiliseks, mistõttu levib selle ümber palju müüte ja väärarusaamu. 2018. aastal võttis Venemaa vastu LoRaWANi sageduste kasutamise seadusandluse muudatused, mis laiendavad selle tehnoloogia litsentsita kasutamise võimalusi. Usume, et praegu on parim aeg hakata seda tehnoloogiat kasutama tõeliste äriprobleemide lahendamiseks.
Selles artiklis käsitleme LoRaWANi põhiprintsiipe, võimalusi oma võrgu loomiseks ja kolmandate osapoolte pakkujate kasutamiseks ning räägime ka meie toodetest, mis toetavad LoRaWANi.
Mis on LoRaWAN
LoRaWAN on protokollide komplekt, mis määratleb füüsilised ja võrguandmeedastuskihid väikese võimsusega ja väikese võimsusega seadmete jaoks, mis töötavad pikkade vahemaade tagant. Lühend LoRa tähendab Long Range ehk pikki andmeedastuskaugusi ja WAN (Wide Area Network) tähendab, et protokoll kirjeldab ka võrgukihti.
Erinevalt tuntud GSM/3G/LTE/WiFi traadita side standarditest töötati LoRaWAN algselt välja nii, et see teenindab korraga suurt hulka vähese energiatarbega abonendiseadmeid. Seetõttu on põhirõhk häirekindlusel, energiatõhususel ja tööulatusel. Samal ajal on maksimaalne andmeedastuskiirus piiratud vaid mõne kilobitiga sekundis.
Nagu mobiilsidevõrgul, on ka LoRaWANil abonendiseadmed ja tugijaamad. Sideulatus abonendiseadme ja tugijaama vahel võib ulatuda 10 km-ni. Sel juhul saavad abonendi seadmed tavaliselt aku isetoitel ja on enamasti energiasäästurežiimis, ärgates aeg-ajalt serveriga lühiajaliseks andmevahetuseks. Näiteks võivad veearvestid kord paari päeva jooksul ärgata ja edastada serverisse tarbitud veekoguse hetkeväärtust ning ülejäänud aja jääda puhkeolekusse. Selline lähenemine võimaldab hankida seadmeid, mis töötavad kuni mitu aastat ilma patareisid vahetamata. LoRaWAN seadmete ülesanne on tugijaamast võimalikult kiiresti edastada/vastu võtta vajalikke andmeid ning vabastada eetris teistele seadmetele, seega on võrgus eetris viibitud aja osas ranged reeglid. Seadmed edastavad andmeid alles pärast tugijaamalt kinnituse saamist, see võimaldab kontrollida serveripoolset raadiolainete koormust ning jaotada andmevahetusseansse aja peale ühtlaselt.
LoRa standard kirjeldab füüsilist kihti, signaali modulatsiooni sagedusvahemikes 433 MHz, 868 MHz Euroopas, 915 MHz Austraalia/Ameerika ja 923 MHz Aasia. Venemaal kasutab LoRaWAN sagedusala 868 MHz.
Kuidas LoRaWAN töötab
Kuna LoRaWAN tegutseb litsentseerimata vahemikus, lihtsustab see oluliselt oma tugijaamadega võrgu juurutamist, mille puhul pole vaja telekommunikatsioonioperaatoritest sõltuda. Lisaks oma võrgu juurutamisele saate kasutada olemasolevate operaatorite võrke. LoRaWAN-i pakkujad on juba olemas kogu maailmas ja on hiljuti hakanud ilmuma Venemaal, näiteks operaator teie LoRaWAN-võrku paljudes linnades.
Venemaal töötab LoRaWAN tavaliselt vahemikus 866–869 MHz, ühe abonendiseadme maksimaalne kanali laius on 125 kHz. Selline näeb välja andmevahetus LoRaWAN-protokolli kaudu habra kasutaja Ruslani salvestatud spektrogrammil Nadyrshin SDR-i abiga.
Venemaal on alates 2018. aastast vastu võetud seaduste muudatused, mis vähendavad oluliselt 868 MHz sageduste kasutamise piiranguid. Täpsemalt saate lugeda uutest seadusandlikest normidest, mis reguleerivad LoRaWANi sagedusi Venemaal .
Baasjaam — LoRaWANi standardite terminoloogias nimetatakse seda lüüsiks või jaoturiks. Eesmärgi poolest sarnaneb see seade tavaliste mobiilsidevõrkude tugijaamadega: lõppseadmed ühenduvad sellega ja järgivad selle juhiseid andmeedastuse kanalite, võimsuse ja ajapilude valimiseks. Tugijaamad on ühendatud tsentraliseeritud tarkvaraserveriga, millel on juurdepääs kogu võrgu olekule tervikuna, tegeletakse sageduste planeerimisega jne.
Tavaliselt on LoRaWAN-i tugijaamad ühendatud statsionaarse vooluvõrku ja neil on stabiilne Interneti-juurdepääs. Advantech pakub mitmeid LoRaWAN-seeria tugijaamade mudeleid 100 ja 500 abonendiseadme võimsusega ning Interneti-ühenduse loomise võimalus Etherneti ja LTE kaudu.
Abonendi seade - vähese energiatarbega klientseade, tavaliselt isetoitel. Enamasti on see energiasäästurežiimis unerežiimis. Andmete edastamiseks/vastuvõtmiseks suhtleb kaugrakendusserveriga. Salvestab krüpteerimisvõtmed autentimiseks tugijaamas ja rakendusserveris. Võib asuda mitme tugijaama levialas. Peab täpselt kinni tugijaamast vastuvõetud õhus töötamise reeglitest. Seadmed Advantech on modulaarsed I/O terminalid, millel on erinevad analoog- ja digitaalsed sisend/väljundliidesed ning RS-485/232 jadaliidested.
Klient saab juurutada oma LoRaWAN tugijaamu või kasutada olemasolevaid kolmandate osapoolte operaatorite võrke
Avalik LoRaWAN-võrk
Selles arhitektuuris on seadmed ühendatud kolmanda osapoole operaatori avalikku võrku. Klient peab ostma ainult abonendiseadmed ja sõlmima teenusepakkujaga lepingu ning saama võrgule juurdepääsuks võtmed. Samal ajal sõltub klient täielikult operaatori levialast.
Pidage meeles, et avalikul LoRaWAN-võrgul võivad olla ranged piirangud seadme eetriajale, nii et sagedasemat andmevahetust nõudvate rakenduste jaoks ei pruugi sellised võrgud sobida.
Enne andmete saatmist küsib seade luba edastamiseks ja alles siis, kui tugijaam vastab kinnitusega, toimub vahetus.
Kolmanda osapoole LoRaWAN-võrgu kasutamisel kasutab klient kellegi teise tugijaama infrastruktuuri ja sõltub teenusepakkuja levialast ja selle andmeedastuspiirangutest
Selline lähenemine on mugav näiteks abonendiseadmete väljavahetamisel linnapiirkondades, kus vajalik infrastruktuur on juba olemas. Näiteks andurite paigaldamiseks elamutesse ja vähese edastatava andmehulgaga, elektriarvestite või veetarbimise andmete kogumiseks. Sellised seadmed suudavad andmeid edastada kord paari päeva jooksul.
Privaatne LoRaWAN-võrk
Privaatvõrgu juurutamisel paigaldab klient iseseisvalt tugijaamad ja planeerib levi. See lähenemine on mugav, kui vajate täielikku kontrolli võrgu üle või kohtades, kus operaatori leviala puudub.
Privaatvõrgus on kliendil täielik kontroll infrastruktuuri üle
Selles arhitektuuris teeb klient ühekordse investeeringu tugijaamade juurutamise seadmetesse ega sõltu enam teenustest ega kolmandatest osapooltest. See valik sobib võrgu ehitamiseks kaugematele põllumajandusobjektidele, tootmisrajatistele jne. Oma võrgu olemasolu hõlbustab olemasoleva infrastruktuuri skaleerimist, leviala, abonendiseadmete arvu ja edastatavate andmemahtude suurendamist.
Abonendi I/O terminalid
Технические характеристики
- Kõigi globaalsete LoRaWANi sagedusribade versioonid
- Sideulatus alusega kuni 5 km
- Laiendusmoodulid ühendamiseks välisseadmed
- Ehitatud 4000 mAh aku
- GPS moodul (Galileo/BeiDou/GLONASS)
- Kaitse IP65
- USB programmeerimine
Seeria seadmed on modulaarsed terminalid erinevate välisseadmete ühendamiseks LoRaWAN võrku. Nende abiga saate koguda andmeid mis tahes digitaalsetest ja analooganduritest, nagu termomeetrid, hügromeetrid, baromeetrid, kiirendusmõõturid jne, ning juhtida muid seadmeid RS-232/485 liideste kaudu. Sellel on sisseehitatud 4000 mA aku, mis suudab autonoomselt töötada kuni kuus kuud. Aku laadimiseks integreeritakse päikesepaneelidega. Sisseehitatud GPS-vastuvõtja võimaldab täpselt määrata seadme asukoha, mis lihtsustab arvestust ja paigaldust: seadmeid saab monteerida ilma eelnevalt andmebaasi sisenemata ning peale paigaldamist seotakse need saadud koordinaatide alusel automaatselt objektiga.
Programmeerimine ja seadistamine toimub tavalise USB-liidese kaudu ning see ei nõua täiendavaid kontrollereid ja programmeerijaid, seega saab seda teha kohapeal sülearvuti abil.
Liidese moodulid
Liideste komplekt välisseadmete ühendamiseks , rakendatakse altpoolt ühendatud liidesemoodulite abil. Ühele terminalile saab ühendada ühe liidesemooduli. Sõltuvalt kliendi ülesannetest võivad need olla digitaalsed või analoogsisendid/väljundid või jadaliidesed. Liidese kontaktid on kaitstud M12 keermestatud ühendusega pitseeritud pistikuga.
- — 4 analoogsisendit ja 4 digitaalsisendit
- WISE-S615-A – 6 kanalit RTD (resistance Temperature Detector) termomeetri jaoks
- WISE-S617-A – 6 digitaalsisendit, 2 RS-232/485 jadaliidest
Wzzard LRPv2 seeria andur
BB seeria andurid Need on LoRaWANi abonendiseadmed, mis on mõeldud andmete kogumiseks karmides keskkondades ja mõeldud kiireks paigaldamiseks. Neil on magnetiline alus ja neid saab ilma täiendavate kinnitusdetailideta kindlalt metallpindadele kinnitada, mis võimaldab kiiresti juurutada paljude seadmete võrku. Küljel asuv suletud liidese pistik on mõeldud väliste välisseadmete ja andurite ühendamiseks.
Технические характеристики
- Töö kõigis sagedusvahemikes LoRaWAN 868/915/923MHz
- Magnetkinnitus metallpinnale
- Liidesed RS485 (Modbus), 4 analoogsisendit, 2 digitaalset väljundit, 1 digitaalväljund
- Liidesekaabli tihendatud ühendus
- Toiteallikaks on 2 AA liitiumakut, päikesepaneelid või 9-36 V toiteallikas
- Kaitseklass IP66
- Töötamine temperatuuril -40 ~ 75°C
LoRaWAN tugijaamad
Advantech pakub täielikku valikut seadmeid privaatse LoRaWAN-võrgu juurutamiseks. Gateways seeria kasutatakse abonendiseadmete ühendamiseks, nt и ja andmete edastamine rakendusserverisse. Liin sisaldab mudeleid, mis toetavad 100 ja 500 abonendiseadme samaaegset ühendamist. Lüüs on Internetiga ühendatud Etherneti kaudu, saadaval on ka sisseehitatud 4G-modemiga versioonid. Toetab MQTT- ja Modbus-protokolle andmete edastamiseks rakendusserverisse.
Технические характеристики
- Toetab kõiki LoRaWAN ribasid
- 100 või 500 abonendiseadme samaaegne teenindus
- Etherneti ühendus
- Valikuline: sisseehitatud LTE-modem
- Sisseehitatud VPN-server/klient
Järeldus
LoRaWAN-tehnoloogia tõmbab tööstuslike lahenduste seas teenitult palju tähelepanu ja täna suudab see tõhusalt lahendada paljusid äriprobleeme. Kuid enamiku klientide jaoks on LoRaWAN endiselt vähetuntud ja arusaamatu tehnoloogia. Usume, et lähitulevikus on see sama laialt levinud kui klassikalised mobiilsidevõrgud, mis võimaldab meie klientidel lihtsamini rakendada autonoomseid asjade interneti lahendusi.
Allikas: www.habr.com