LoRaWAN आधुनिक इंटरनेट ऑफ थिंग्स बनाने में कैसे मदद करता है

लोरावन एक ऐसी तकनीक है जो इंटरनेट ऑफ थिंग्स समाधान के क्षेत्र में तेजी से लोकप्रियता हासिल कर रही है। साथ ही, कई ग्राहकों के लिए यह कम अध्ययन योग्य और आकर्षक बना हुआ है, यही वजह है कि इसके आसपास कई मिथक और गलतफहमियां हैं। 2018 में, रूस ने लोरावन आवृत्तियों के उपयोग पर कानून में संशोधन को अपनाया, जो बिना लाइसेंस के इस तकनीक का उपयोग करने की संभावनाओं का विस्तार करता है। हमारा मानना ​​है कि वास्तविक व्यावसायिक समस्याओं को हल करने के लिए इस तकनीक का उपयोग शुरू करने का अब सबसे अच्छा समय है।

इस लेख में हम LoRaWAN के बुनियादी सिद्धांतों, अपना खुद का नेटवर्क बनाने और तीसरे पक्ष के प्रदाताओं का उपयोग करने के विकल्पों पर गौर करेंगे, और हमारे उत्पादों के बारे में भी बात करेंगे जो LoRaWAN का समर्थन करते हैं।

लोरावन क्या है?

लोरावन प्रोटोकॉल का एक सेट है जो लंबी दूरी पर चलने वाले कम-शक्ति वाले उपकरणों के लिए भौतिक और नेटवर्क डेटा ट्रांसफर परतों को परिभाषित करता है। संक्षिप्त नाम लोरा का अर्थ है लंबी दूरी, यानी लंबी डेटा ट्रांसमिशन दूरी, और WAN (वाइड एरिया नेटवर्क) का अर्थ है कि प्रोटोकॉल नेटवर्क परत का भी वर्णन करता है।

सुप्रसिद्ध GSM/3G/LTE/WiFi वायरलेस संचार मानकों के विपरीत, LoRaWAN को मूल रूप से बड़ी संख्या में कम-शक्ति वाले ग्राहक उपकरणों को एक साथ सेवा प्रदान करने के लिए डिज़ाइन किया गया था। इसलिए, मुख्य जोर हस्तक्षेप, ऊर्जा दक्षता और सीमा के प्रति प्रतिरोधक क्षमता पर है। वहीं, अधिकतम डेटा ट्रांसफर दरें केवल कुछ किलोबिट प्रति सेकंड तक सीमित हैं।

सेलुलर नेटवर्क की तरह, लोरावन में ग्राहक उपकरण और बेस स्टेशन हैं। सब्सक्राइबर डिवाइस और बेस स्टेशन के बीच संचार सीमा 10 किमी तक पहुंच सकती है। इस मामले में, ग्राहक उपकरण आमतौर पर बैटरी द्वारा स्व-संचालित होते हैं और अधिकांश समय ऊर्जा-बचत मोड में होते हैं, सर्वर के साथ अल्पकालिक डेटा विनिमय के लिए कभी-कभी जागते हैं। उदाहरण के लिए, पानी के मीटर हर कुछ दिनों में एक बार जाग सकते हैं और पानी की खपत की मात्रा का वर्तमान मूल्य सर्वर तक पहुंचा सकते हैं, और बाकी समय स्लीप मोड में रह सकते हैं। यह दृष्टिकोण उन उपकरणों को प्राप्त करना संभव बनाता है जो बैटरी को बदलने की आवश्यकता के बिना कई वर्षों तक काम करते हैं। लोरावन उपकरणों का कार्य बेस स्टेशन से आवश्यक डेटा को यथाशीघ्र प्रसारित/प्राप्त करना और अन्य उपकरणों के लिए एयरवेव्स को मुक्त करना है, इसलिए नेटवर्क में हवा में बिताए गए समय के लिए सख्त नियम हैं। डिवाइस बेस स्टेशन से पुष्टि प्राप्त करने के बाद ही डेटा संचारित करते हैं, इससे आप सर्वर साइड पर एयरवेव्स पर लोड को नियंत्रित कर सकते हैं और समय के साथ डेटा एक्सचेंज सत्रों को समान रूप से वितरित कर सकते हैं।

लोरा मानक भौतिक परत, आवृत्ति रेंज 433 मेगाहर्ट्ज, यूरोप में 868 मेगाहर्ट्ज, 915 मेगाहर्ट्ज ऑस्ट्रेलिया/अमेरिका और 923 मेगाहर्ट्ज एशिया में सिग्नल मॉड्यूलेशन का वर्णन करता है। रूस में, लोरावन 868 मेगाहर्ट्ज बैंड का उपयोग करता है।

लोरावन कैसे काम करता है

चूंकि लोरावन बिना लाइसेंस वाली रेंज में काम करता है, इसलिए यह बेस स्टेशनों के साथ अपने स्वयं के नेटवर्क की तैनाती को बहुत सरल बनाता है, जिस स्थिति में दूरसंचार ऑपरेटरों पर निर्भर रहने की कोई आवश्यकता नहीं है। अपना स्वयं का नेटवर्क तैनात करने के अलावा, आप मौजूदा ऑपरेटरों के नेटवर्क का उपयोग कर सकते हैं। LoRaWAN प्रदाता पहले से ही दुनिया भर में मौजूद हैं और हाल ही में रूस में दिखाई देने लगे हैं, उदाहरण के लिए ऑपरेटर एर-टेलीकॉम पहले से ही कनेक्शन प्रदान करता है कई शहरों में आपके LoRaWAN नेटवर्क के लिए।

रूस में, लोरावन आमतौर पर 866-869 मेगाहर्ट्ज रेंज में काम करता है, एक ग्राहक डिवाइस द्वारा कब्जा की गई अधिकतम चैनल चौड़ाई 125 kHz है। हाबरा उपयोगकर्ता रुस्लान द्वारा रिकॉर्ड किए गए स्पेक्ट्रोग्राम पर लोरावन प्रोटोकॉल के माध्यम से डेटा विनिमय इस तरह दिखता है इलेक्ट्रिकफ्रॉमयूएफए एसडीआर की मदद से नादिरशिन।

रूस में, 2018 से, कानूनों में संशोधन अपनाया गया है जो 868 मेगाहर्ट्ज आवृत्तियों के उपयोग पर प्रतिबंधों को काफी कम करता है। आप रूस में लोरावन आवृत्तियों को विनियमित करने वाले नए विधायी मानदंडों के बारे में विस्तार से पढ़ सकते हैं इस लेख में.

बेस स्टेशन — लोरावन मानकों की शब्दावली में गेटवे या हब कहा जाता है। उद्देश्य के संदर्भ में, यह डिवाइस पारंपरिक मोबाइल सेलुलर नेटवर्क के बेस स्टेशनों के समान है: अंतिम डिवाइस इससे जुड़ते हैं और डेटा ट्रांसमिशन के लिए चैनल, पावर और टाइम स्लॉट का चयन करने के लिए इसके निर्देशों का पालन करते हैं। बेस स्टेशन एक केंद्रीकृत सॉफ्टवेयर सर्वर से जुड़े होते हैं, जिसकी संपूर्ण नेटवर्क की स्थिति तक पहुंच होती है, आवृत्ति योजना आदि से संबंधित होता है।
आमतौर पर, लोरावन बेस स्टेशन स्थिर बिजली से जुड़े होते हैं और इनमें स्थिर इंटरनेट पहुंच होती है। एडवांटेक लोरावन श्रृंखला बेस स्टेशनों के कई मॉडल पेश करता है समझदार-6610 100 और 500 ग्राहक उपकरणों की क्षमता और ईथरनेट और एलटीई के माध्यम से इंटरनेट से जुड़ने की क्षमता के साथ।

सब्सक्राइबर डिवाइस - एक कम-शक्ति वाला क्लाइंट डिवाइस, आमतौर पर स्व-संचालित। अधिकांश समय यह नींद ऊर्जा-बचत मोड में होता है। डेटा संचारित/प्राप्त करने के लिए रिमोट एप्लिकेशन सर्वर के साथ इंटरैक्ट करता है। बेस स्टेशन और एप्लिकेशन सर्वर पर प्रमाणीकरण के लिए एन्क्रिप्शन कुंजी संग्रहीत करता है। कई बेस स्टेशनों के कवरेज क्षेत्र में हो सकता है। बेस स्टेशन से प्राप्त हवा पर काम करने के नियमों का सख्ती से पालन करता है। उपकरण Advantech समझदार-4610 विभिन्न एनालॉग और डिजिटल इनपुट/आउटपुट इंटरफेस और आरएस-485/232 सीरियल इंटरफेस के साथ मॉड्यूलर I/O टर्मिनल हैं।

ग्राहक अपने स्वयं के लोरावन बेस स्टेशनों को तैनात कर सकते हैं या तीसरे पक्ष के ऑपरेटरों के मौजूदा नेटवर्क का उपयोग कर सकते हैं

सार्वजनिक लोरावन नेटवर्क

इस आर्किटेक्चर में, डिवाइस तीसरे पक्ष के ऑपरेटर के सार्वजनिक नेटवर्क से जुड़े होते हैं। क्लाइंट को केवल सब्सक्राइबर डिवाइस खरीदने और प्रदाता के साथ एक समझौता करने और नेटवर्क तक पहुंचने के लिए कुंजी प्राप्त करने की आवश्यकता है। वहीं, ग्राहक पूरी तरह से ऑपरेटर के कवरेज पर निर्भर होता है।
ध्यान रखें कि सार्वजनिक LoRaWAN नेटवर्क में किसी डिवाइस द्वारा लिए जा सकने वाले एयरटाइम पर सख्त प्रतिबंध हो सकते हैं, इसलिए ऐसे अनुप्रयोगों के लिए जिन्हें अधिक बार डेटा विनिमय की आवश्यकता होती है, ऐसे नेटवर्क उपयुक्त नहीं हो सकते हैं।
डेटा भेजने से पहले, डिवाइस संचारित करने की अनुमति का अनुरोध करता है, और यदि बेस स्टेशन पुष्टि के साथ प्रतिक्रिया करता है, तो ही विनिमय होगा।

तृतीय-पक्ष लोरावन नेटवर्क का उपयोग करते समय, ग्राहक किसी और के बेस स्टेशन बुनियादी ढांचे का उपयोग करता है और प्रदाता के कवरेज और उसके डेटा ट्रांसफर प्रतिबंधों पर निर्भर करता है।

यह दृष्टिकोण सुविधाजनक है, उदाहरण के लिए, शहरी क्षेत्रों में ग्राहक उपकरणों को प्रतिस्थापित करते समय जहां आवश्यक बुनियादी ढांचा पहले से मौजूद है। उदाहरण के लिए, आवासीय भवनों में सेंसर स्थापित करने के लिए और कम मात्रा में प्रसारित डेटा के साथ, बिजली मीटर या पानी की खपत से डेटा एकत्र करने के लिए। ऐसे उपकरण हर कुछ दिनों में एक बार डेटा संचारित कर सकते हैं।

निजी लोरावन नेटवर्क

निजी नेटवर्क तैनात करते समय, ग्राहक स्वतंत्र रूप से बेस स्टेशन स्थापित करता है और कवरेज की योजना बनाता है। यह दृष्टिकोण तब सुविधाजनक होता है जब आपको नेटवर्क पर पूर्ण नियंत्रण की आवश्यकता होती है, या उन साइटों पर जहां ऑपरेटर कवरेज मौजूद नहीं है।

एक निजी नेटवर्क में, ग्राहक का बुनियादी ढांचे पर पूरा नियंत्रण होता है

इस आर्किटेक्चर में, ग्राहक बेस स्टेशनों की तैनाती के लिए उपकरणों में एकमुश्त निवेश करता है और अब सेवाओं और तीसरे पक्ष के ऑपरेटरों पर निर्भर नहीं रहता है। यह विकल्प दूरस्थ कृषि स्थलों, उत्पादन सुविधाओं आदि पर नेटवर्क बनाने के लिए उपयुक्त है। अपना खुद का नेटवर्क होने से मौजूदा बुनियादी ढांचे को मापना, कवरेज बढ़ाना, ग्राहक उपकरणों की संख्या और प्रेषित डेटा की मात्रा बढ़ाना आसान हो जाता है।

सब्सक्राइबर I/O टर्मिनल समझदार-4610

Технические характеристики

• सभी वैश्विक लोरावन आवृत्ति बैंड के लिए संस्करण
• आधार के साथ संचार सीमा 5km के लिए
• कनेक्शन के लिए विस्तार मॉड्यूल परिधीय उपकरणों
• बिल्ट-इन 4000mAh बैटरी
• जीपीएस मॉड्यूल (गैलीलियो/बीडौ/ग्लोनास)
• सुरक्षा IP65
• यूएसबी प्रोग्रामिंग

श्रृंखला उपकरण समझदार-4610 लोरावन नेटवर्क से विभिन्न परिधीय उपकरणों को जोड़ने के लिए मॉड्यूलर टर्मिनल हैं। उनकी मदद से, आप किसी भी डिजिटल और एनालॉग सेंसर, जैसे थर्मामीटर, हाइग्रोमीटर, बैरोमीटर, एक्सेलेरोमीटर इत्यादि से डेटा एकत्र कर सकते हैं और आरएस-232/485 इंटरफेस के माध्यम से अन्य उपकरणों को नियंत्रित कर सकते हैं। इसमें एक अंतर्निर्मित 4000mA बैटरी है, जो छह महीने तक स्वायत्त रूप से काम कर सकती है। बैटरी को चार्ज करने के लिए सौर पैनलों के साथ एकीकृत होता है। अंतर्निहित जीपीएस रिसीवर आपको डिवाइस के स्थान को सटीक रूप से निर्धारित करने की अनुमति देता है, जो लेखांकन और स्थापना को सरल बनाता है: उपकरणों को पहले डेटाबेस में प्रवेश किए बिना माउंट किया जा सकता है, और स्थापना के बाद वे प्राप्त निर्देशांक के आधार पर स्वचालित रूप से ऑब्जेक्ट से जुड़े होते हैं।

प्रोग्रामिंग और कॉन्फ़िगरेशन एक नियमित यूएसबी इंटरफ़ेस के माध्यम से किया जाता है और इसके लिए अतिरिक्त नियंत्रकों और प्रोग्रामर की आवश्यकता नहीं होती है, इसलिए इसे लैपटॉप का उपयोग करके साइट पर किया जा सकता है।

इंटरफ़ेस मॉड्यूल

बाहरी उपकरणों को जोड़ने के लिए इंटरफेस का एक सेट समझदार-4610, इंटरफ़ेस मॉड्यूल का उपयोग करके कार्यान्वित किया जाता है जो नीचे से जुड़े हुए हैं। एक टर्मिनल के लिए समझदार-4610 एक इंटरफ़ेस मॉड्यूल जोड़ा जा सकता है। ग्राहक के कार्यों के आधार पर, ये डिजिटल या एनालॉग इनपुट/आउटपुट या सीरियल इंटरफ़ेस हो सकते हैं। इंटरफ़ेस संपर्क M12 थ्रेडेड कनेक्शन के साथ एक सीलबंद कनेक्टर द्वारा संरक्षित हैं।

• वार-एस२१४-ए - 4 एनालॉग इनपुट और 4 डिजिटल इनपुट
• WISE-S615-A - RTD (प्रतिरोध तापमान डिटेक्टर) थर्मामीटर के लिए 6 चैनल
• WISE-S617-A - 6 डिजिटल इनपुट, 2 RS-232/485 सीरियल इंटरफेस

Wzzard LRPv2 श्रृंखला सेंसर

बीबी श्रृंखला सेंसर वज़र्ड LRPv2 ये लोरावन ग्राहक उपकरण हैं जो कठोर वातावरण में डेटा संग्रह के लिए डिज़ाइन किए गए हैं और त्वरित स्थापना के लिए डिज़ाइन किए गए हैं। उनके पास एक चुंबकीय आधार है और उन्हें अतिरिक्त फास्टनरों के बिना धातु की सतहों से सुरक्षित रूप से जोड़ा जा सकता है, जो आपको कई उपकरणों के नेटवर्क को तुरंत तैनात करने की अनुमति देता है। किनारे पर स्थित सीलबंद इंटरफ़ेस कनेक्टर, बाहरी परिधीय उपकरणों और सेंसर को जोड़ने के लिए डिज़ाइन किया गया है।

Технические характеристики

• सभी फ़्रीक्वेंसी रेंज LoRaWAN 868/915/923MHz में ऑपरेशन
• धातु की सतह पर चुंबकीय माउंट
• इंटरफेस आरएस485 (मोडबस), 4 एनालॉग इनपुट, 2 डिजिटल आउटपुट, 1 डिजिटल आउटपुट
• इंटरफ़ेस केबल का सीलबंद कनेक्शन
• 2 AA लिथियम बैटरी, सौर पैनल या 9~36V बिजली आपूर्ति द्वारा संचालित
• सुरक्षा वर्ग IP66
• -40 ~ 75°C तापमान पर संचालन

लोरावन बेस स्टेशन समझदार-6610

एडवांटेक निजी लोरावन नेटवर्क को तैनात करने के लिए उपकरणों की एक पूरी श्रृंखला प्रदान करता है। गेटवे श्रृंखला समझदार-6610 ग्राहक उपकरणों को जोड़ने के लिए उपयोग किया जाता है, जैसे समझदार-4610 и वज़र्ड LRPv2, और एप्लिकेशन सर्वर पर डेटा संचारित करना। लाइन में ऐसे मॉडल शामिल हैं जो 100 और 500 ग्राहक उपकरणों के एक साथ कनेक्शन का समर्थन करते हैं। गेटवे ईथरनेट के माध्यम से इंटरनेट से जुड़ा है; अंतर्निर्मित 4जी मॉडेम वाले संस्करण भी उपलब्ध हैं। एप्लिकेशन सर्वर पर डेटा ट्रांसफर के लिए एमक्यूटीटी और मोडबस प्रोटोकॉल का समर्थन करता है।

Технические характеристики

• सभी लोरावन बैंड का समर्थन करता है
• 100 या 500 ग्राहक उपकरणों की एक साथ सर्विसिंग
• ईथरनेट कनेक्शन
• वैकल्पिक: अंतर्निर्मित एलटीई मॉडेम
• अंतर्निहित वीपीएन सर्वर/क्लाइंट

निष्कर्ष

लोरावन तकनीक औद्योगिक समाधानों के बीच बहुत अधिक ध्यान आकर्षित करती है, और आज यह कई व्यावसायिक समस्याओं को प्रभावी ढंग से हल कर सकती है। लेकिन अधिकांश ग्राहकों के लिए, लोरावन अभी भी एक अल्पज्ञात और समझ से बाहर की तकनीक बनी हुई है। हमारा मानना ​​है कि निकट भविष्य में यह क्लासिक सेलुलर नेटवर्क जितना व्यापक होगा, जो हमारे ग्राहकों को स्वायत्त इंटरनेट ऑफ थिंग्स समाधानों को अधिक आसानी से लागू करने की अनुमति देगा।

स्रोत: www.habr.com