Ինչպես է LoRaWAN-ն օգնում կառուցել ժամանակակից իրերի ինտերնետ

LoRaWAN-ը տեխնոլոգիա է, որն արագորեն հայտնի է դառնում իրերի ինտերնետ լուծումների ոլորտում: Միևնույն ժամանակ, շատ հաճախորդների համար այն մնում է քիչ ուսումնասիրված և էկզոտիկ, ինչի պատճառով դրա շուրջ կան բազմաթիվ առասպելներ և սխալ պատկերացումներ: 2018 թվականին Ռուսաստանը փոփոխություններ է ընդունել LoRaWAN հաճախականությունների օգտագործման օրենսդրության մեջ, որոնք ընդլայնում են առանց լիցենզիայի այս տեխնոլոգիան օգտագործելու հնարավորությունները։ Մենք կարծում ենք, որ այժմ լավագույն ժամանակն է սկսելու այս տեխնոլոգիան օգտագործել իրական բիզնես խնդիրների լուծման համար:

Այս հոդվածում մենք կանդրադառնանք LoRaWAN-ի հիմնական սկզբունքներին, ձեր սեփական ցանցը կառուցելու և երրորդ կողմի մատակարարների օգտագործման տարբերակներին, ինչպես նաև կխոսենք մեր արտադրանքի մասին, որոնք աջակցում են LoRaWAN-ին:

Ինչ է LoRaWAN-ը

LoRaWAN-ը արձանագրությունների մի շարք է, որոնք սահմանում են ֆիզիկական և ցանցային տվյալների փոխանցման շերտեր ցածր էներգիայի, ցածր էներգիայի սարքերի համար, որոնք աշխատում են երկար հեռավորությունների վրա: LoRa հապավումը նշանակում է Long Range, այսինքն՝ տվյալների փոխանցման երկար հեռավորություններ, իսկ WAN (Wide Area Network) նշանակում է, որ արձանագրությունը նկարագրում է նաև ցանցի շերտը։

Ի տարբերություն հայտնի GSM/3G/LTE/WiFi անլար կապի ստանդարտների, LoRaWAN-ն ի սկզբանե նախագծված էր միաժամանակ սպասարկելու հսկայական քանակությամբ ցածր էներգիայի բաժանորդային սարքեր: Հետևաբար, հիմնական շեշտը դրվում է միջամտության նկատմամբ անձեռնմխելիության, էներգաարդյունավետության և տիրույթի վրա: Միևնույն ժամանակ տվյալների փոխանցման առավելագույն արագությունը սահմանափակվում է վայրկյանում ընդամենը մի քանի կիլոբիթով:

Ինչպես բջջային ցանցը, LoRaWAN-ն ունի բաժանորդային սարքեր և բազային կայաններ: Բաժանորդային սարքի և բազային կայանի միջև կապի միջակայքը կարող է հասնել 10 կմ-ի: Այս դեպքում բաժանորդային սարքերը սովորաբար ինքնասնուցվում են մարտկոցով և շատ ժամանակ գտնվում են էներգախնայողության ռեժիմում՝ երբեմն արթնանալով սերվերի հետ կարճաժամկետ տվյալների փոխանակման համար: Օրինակ՝ ջրաչափերը կարող են մի քանի օրը մեկ արթնանալ և սպառված ջրի ծավալի ընթացիկ արժեքը փոխանցել սերվերին, իսկ մնացած ժամանակ մնալ քնի ռեժիմում։ Այս մոտեցումը հնարավորություն է տալիս ձեռք բերել սարքեր, որոնք աշխատում են մինչև մի քանի տարի՝ առանց մարտկոցների փոխարինման: LoRaWAN սարքերի խնդիրն է հնարավորինս արագ փոխանցել/ստանալ անհրաժեշտ տվյալներ բազային կայանից և ազատել եթերային ալիքները այլ սարքերի համար, ուստի ցանցը ունի խիստ կանոններ եթերում զբաղեցրած ժամանակի համար: Սարքերը տվյալները փոխանցում են միայն բազային կայանից հաստատում ստանալուց հետո, սա թույլ է տալիս վերահսկել սերվերի կողմից եթերների բեռը և ժամանակի ընթացքում հավասարաչափ բաշխել տվյալների փոխանակման նիստերը:

LoRa ստանդարտը նկարագրում է ֆիզիկական շերտը, ազդանշանի մոդուլյացիան 433 ՄՀց հաճախականությունների միջակայքում, 868 ՄՀց Եվրոպայում, 915 ՄՀց Ավստրալիա/Ամերիկա և 923 ՄՀց Ասիայում: Ռուսաստանում LoRaWAN-ն օգտագործում է 868 ՄՀց տիրույթ:

Ինչպես է աշխատում LoRaWAN-ը

Քանի որ LoRaWAN-ը գործում է չլիցենզավորված տիրույթում, այն մեծապես հեշտացնում է սեփական ցանցի տեղակայումը բազային կայաններով, որի դեպքում կարիք չկա կախված լինել հեռահաղորդակցության օպերատորներից: Բացի ձեր սեփական ցանցը տեղակայելուց, դուք կարող եք օգտագործել գոյություն ունեցող օպերատորների ցանցերը: LoRaWAN պրովայդերներն արդեն գոյություն ունեն ամբողջ աշխարհում և վերջերս սկսել են հայտնվել Ռուսաստանում, օրինակ՝ օպերատորը Էր-Տելեկոմն արդեն առաջարկում է միացում ձեր LoRaWAN ցանցին շատ քաղաքներում:

Ռուսաստանում LoRaWAN-ը սովորաբար աշխատում է 866-869 ՄՀց միջակայքում, մեկ բաժանորդ սարքի զբաղեցրած ալիքի առավելագույն լայնությունը 125 կՀց է: Ահա թե ինչ տեսք ունի տվյալների փոխանակումը LoRaWAN արձանագրության միջոցով habra-ի օգտատեր Ռուսլանի կողմից գրանցված սպեկտրոգրամի վրա: ElectricFromUfa Նադիրշին SDR-ի օգնությամբ։

Ռուսաստանում 2018 թվականից ընդունվել են օրենքների փոփոխություններ, որոնք զգալիորեն նվազեցնում են 868 ՄՀց հաճախականությունների օգտագործման սահմանափակումները։ Դուք կարող եք մանրամասն կարդալ Ռուսաստանում LoRaWAN հաճախականությունները կարգավորող նոր օրենսդրական նորմերի մասին Այս հոդվածում,.

Բազային կայան — LoRaWAN ստանդարտների տերմինաբանությամբ կոչվում է gateway կամ hub: Նպատակային առումով այս սարքը նման է սովորական շարժական բջջային ցանցերի բազային կայաններին. վերջնական սարքերը միանում են դրան և հետևում դրա ցուցումներին տվյալների փոխանցման համար ալիքներ, հզորություն և ժամանակային հատվածներ ընտրելու համար: Բազային կայանները միացված են կենտրոնացված ծրագրային ապահովման սերվերին, որը հասանելի է ամբողջ ցանցի վիճակին, որպես ամբողջություն, զբաղվում է հաճախականության պլանավորումով և այլն:
Սովորաբար, LoRaWAN բազային կայանները միացված են ստացիոնար հոսանքին և ունեն կայուն ինտերնետ հասանելիություն: Advantech-ն առաջարկում է LoRaWAN սերիայի բազային կայանների մի քանի մոդելներ Իմաստուն -6610 100 և 500 բաժանորդային սարքերի հզորությամբ և ինտերնետին Ethernet-ի և LTE-ի միջոցով միանալու հնարավորությամբ։

Բաժանորդային սարք - ցածր էներգիայի հաճախորդի սարք, սովորաբար ինքնասնուցմամբ: Շատ ժամանակ այն գտնվում է քնի էներգախնայողության ռեժիմում։ Փոխազդում է հեռավոր հավելվածի սերվերի հետ՝ տվյալներ փոխանցելու/ստանալու համար: Պահում է գաղտնագրման բանալիները բազային կայանում և հավելվածի սերվերում նույնականացման համար: Կարող է լինել մի քանի բազային կայանների ծածկույթի տարածքում: Խստորեն պահպանում է բազային կայանից ստացված օդի վրա աշխատելու կանոնները։ Սարքեր Advantech Իմաստուն -4610 Մոդուլային I/O տերմինալներ են՝ տարբեր անալոգային և թվային մուտքային/ելքային միջերեսներով և RS-485/232 սերիական միջերեսներով:

Հաճախորդը կարող է տեղակայել սեփական LoRaWAN բազային կայանները կամ օգտագործել երրորդ կողմի օպերատորների առկա ցանցերը

Հանրային LoRaWAN ցանց

Այս ճարտարապետության մեջ սարքերը միացված են երրորդ կողմի օպերատորի հանրային ցանցին: Հաճախորդը պետք է ձեռք բերի միայն բաժանորդային սարքեր և պայմանագիր կնքի մատակարարի հետ և ստանա ցանց մուտք գործելու բանալիներ: Միևնույն ժամանակ, հաճախորդը լիովին կախված է օպերատորի ծածկույթից:
Հիշեք, որ հանրային LoRaWAN ցանցը կարող է խիստ սահմանափակումներ ունենալ սարքի խոսելաժամանակի վերաբերյալ, ուստի այն հավելվածների համար, որոնք պահանջում են տվյալների ավելի հաճախակի փոխանակում, նման ցանցերը կարող են հարմար չլինել:
Տվյալներ ուղարկելուց առաջ սարքը թույլտվություն է խնդրում փոխանցելու համար, և միայն այն դեպքում, եթե բազային կայանը պատասխանի հաստատումով, փոխանակումը տեղի կունենա:

Երրորդ կողմի LoRaWAN ցանցից օգտվելիս հաճախորդն օգտագործում է ուրիշի բազային կայանի ենթակառուցվածքը և կախված է մատակարարի ծածկույթից և տվյալների փոխանցման սահմանափակումներից:

Այս մոտեցումը հարմար է, օրինակ, քաղաքային վայրերում բաժանորդային սարքերը փոխարինելիս, որտեղ արդեն առկա են անհրաժեշտ ենթակառուցվածքները: Օրինակ՝ բնակելի շենքերում սենսորներ տեղադրելու և փոխանցվող տվյալների փոքր քանակով, էլեկտրաէներգիայի հաշվիչների կամ ջրի սպառման տվյալների հավաքագրման համար։ Նման սարքերը կարող են տվյալներ փոխանցել մի քանի օրը մեկ անգամ։

Մասնավոր LoRaWAN ցանց

Մասնավոր ցանց տեղակայելիս հաճախորդը ինքնուրույն տեղադրում է բազային կայաններ և պլանավորում է ծածկույթ: Այս մոտեցումը հարմար է, երբ անհրաժեշտ է ամբողջական վերահսկողություն ցանցի նկատմամբ կամ այն ​​վայրերում, որտեղ օպերատորի ծածկույթ չկա:

Մասնավոր ցանցում հաճախորդը լիովին վերահսկում է ենթակառուցվածքը

Այս ճարտարապետության մեջ հաճախորդը մեկանգամյա ներդրում է կատարում բազային կայանների տեղակայման սարքավորումներում և այլևս կախված չէ ծառայություններից և երրորդ կողմի օպերատորներից: Այս տարբերակը հարմար է հեռավոր գյուղատնտեսական տեղամասերում, արտադրական օբյեկտներում և այլն ցանց կառուցելու համար: Սեփական ցանց ունենալը հեշտացնում է գոյություն ունեցող ենթակառուցվածքի մասշտաբը, մեծացնում ծածկույթը, բաժանորդային սարքերի քանակը և փոխանցվող տվյալների ծավալը։

Բաժանորդների մուտքային/ելքային տերմինալներ Իմաստուն -4610

Технические характеристики

• Տարբերակներ բոլոր գլոբալ LoRaWAN հաճախականությունների տիրույթների համար
• Կապի տիրույթը բազայի հետ մինչև 5 կմ
• Ընդլայնման մոդուլներ միացման համար ծայրամասային սարքեր
• Ներկառուցված 4000 mAh մարտկոց
• GPS մոդուլ (Galileo/BeiDou/GLONASS)
• Պաշտպանություն IP65
• USB ծրագրավորում

Սերիայի սարքեր Իմաստուն -4610 տարբեր ծայրամասային սարքեր LoRaWAN ցանցին միացնելու համար մոդուլային տերմինալներ են: Նրանց օգնությամբ դուք կարող եք տվյալներ հավաքել ցանկացած թվային և անալոգային սենսորներից, ինչպիսիք են ջերմաչափերը, խոնավաչափերը, բարոմետրերը, արագացուցիչները և այլն, և կառավարել այլ սարքեր RS-232/485 ինտերֆեյսների միջոցով: Այն ունի ներկառուցված 4000 մԱ մարտկոց, որը կարող է ինքնուրույն աշխատել մինչև վեց ամիս: Ինտեգրվում է արևային մարտկոցների հետ՝ մարտկոցը լիցքավորելու համար: Ներկառուցված GPS ընդունիչը թույլ է տալիս ճշգրիտ որոշել սարքի գտնվելու վայրը, ինչը հեշտացնում է հաշվառումը և տեղադրումը. սարքերը կարող են տեղադրվել առանց նախապես տվյալների բազա մուտք գործելու, իսկ տեղադրումից հետո դրանք ավտոմատ կերպով միացվում են օբյեկտին՝ ստացված կոորդինատների հիման վրա:

Ծրագրավորումը և կազմաձևումն իրականացվում է սովորական USB ինտերֆեյսի միջոցով և չի պահանջում լրացուցիչ կարգավորիչներ և ծրագրավորողներ, ուստի այն կարող է կատարվել տեղում՝ օգտագործելով նոութբուք:

Ինտերֆեյսի մոդուլներ

Արտաքին սարքերին միացնելու համար միջերեսների մի շարք Իմաստուն -4610, իրականացվում է ինտերֆեյսի մոդուլների միջոցով, որոնք միացված են ներքևից: Դեպի մեկ տերմինալ Իմաստուն -4610 կարող է միացված լինել մեկ ինտերֆեյսի մոդուլ: Կախված հաճախորդի առաջադրանքներից, դրանք կարող են լինել թվային կամ անալոգային մուտքեր/ելքեր կամ սերիական միջերեսներ: Ինտերֆեյսի կոնտակտները պաշտպանված են կնքված միակցիչով M12 պարուրակային կապով:

• ԻՄԱՍՏ-S614-Ա — 4 անալոգային և 4 թվային մուտքեր
• WISE-S615-A - 6 ալիք RTD (դիմադրության ջերմաստիճանի դետեկտոր) ջերմաչափի համար
• WISE-S617-A - 6 թվային մուտքեր, 2 RS-232/485 սերիական ինտերֆեյս

Wzzard LRPv2 սերիայի սենսոր

BB սերիայի սենսորներ Wzzard LRPv2 Սրանք LoRaWAN բաժանորդային սարքեր են, որոնք նախատեսված են կոշտ միջավայրում տվյալների հավաքագրման համար և նախատեսված են արագ տեղադրման համար: Նրանք ունեն մագնիսական հիմք և կարող են ապահով կերպով կցվել մետաղական մակերեսներին առանց լրացուցիչ ամրացումների, ինչը թույլ է տալիս արագ տեղակայել բազմաթիվ սարքերի ցանցը: Կնքված ինտերֆեյսի միակցիչը, որը գտնվում է կողքին, նախատեսված է արտաքին ծայրամասային սարքերի և սենսորների միացման համար:

Технические характеристики

• Գործողություն LoRaWAN 868/915/923 ՄՀց հաճախականությունների բոլոր տիրույթներում
• Մագնիսական ամրացում մետաղական մակերեսի վրա
• Ինտերֆեյս RS485 (Modbus), 4 անալոգային մուտք, 2 թվային ելք, 1 թվային ելք
• Ինտերֆեյսի մալուխի կնքված միացում
• Սնուցվում է 2 AA լիթիումային մարտկոցներով, արևային մարտկոցներով կամ 9~36V սնուցմամբ
• Պաշտպանության դաս IP66
• Աշխատում է -40 ~ 75°C ջերմաստիճանում

LoRaWAN բազային կայաններ Իմաստուն -6610

Advantech-ն առաջարկում է սարքերի ամբողջական տեսականի մասնավոր LoRaWAN ցանցի տեղակայման համար: Gateways շարք Իմաստուն -6610 օգտագործվում են բաժանորդային սարքերը միացնելու համար, ինչպիսիք են Իմաստուն -4610 и Wzzard LRPv2, և տվյալների փոխանցում հավելվածի սերվերին: Գիծը ներառում է մոդելներ, որոնք ապահովում են 100 և 500 բաժանորդային սարքերի միաժամանակյա միացում: Դարպասը միացված է ինտերնետին Ethernet-ի միջոցով, հասանելի են նաև ներկառուցված 4G մոդեմով տարբերակները: Աջակցում է MQTT և Modbus արձանագրությունները հավելվածի սերվերին տվյալների փոխանցման համար:

Технические характеристики

• Աջակցում է բոլոր LoRaWAN խմբերին
• 100 կամ 500 բաժանորդային սարքերի միաժամանակյա սպասարկում
• Ethernet կապ
• Լրացուցիչ՝ ներկառուցված LTE մոդեմ
• Ներկառուցված VPN սերվեր/հաճախորդ

Ամփոփում

LoRaWAN տեխնոլոգիան արժանիորեն մեծ ուշադրություն է գրավում արդյունաբերական լուծումների շարքում, և այսօր այն կարող է արդյունավետորեն լուծել բիզնեսի բազմաթիվ խնդիրներ: Սակայն հաճախորդների մեծ մասի համար LoRaWAN-ը դեռ մնում է քիչ հայտնի և անհասկանալի տեխնոլոգիա: Մենք հավատում ենք, որ մոտ ապագայում այն ​​նույնքան տարածված կլինի, որքան դասական բջջային ցանցերը, ինչը թույլ կտա մեր հաճախորդներին ավելի հեշտությամբ իրականացնել իրերի ինտերնետի ինքնավար լուծումներ:

Source: www.habr.com