LoRaWAN adalah teknologi yang sedang naik daun di dunia IoT. Namun, bagi banyak pelanggan, teknologi ini masih jarang dipelajari dan dianggap eksotis, sehingga menimbulkan banyak mitos dan kesalahpahaman. Pada tahun 2018, amandemen undang-undang yang mengatur penggunaan frekuensi LoRaWAN diadopsi di Rusia, memperluas cakupan penggunaan bebas lisensi teknologi ini. Kami yakin bahwa sekarang adalah waktu yang tepat untuk mulai menggunakan teknologi ini guna memecahkan masalah bisnis di dunia nyata.
Dalam artikel ini, kami akan mengeksplorasi prinsip dasar LoRaWAN, opsi untuk membangun jaringan Anda sendiri dan menggunakan penyedia pihak ketiga, serta membahas produk kami yang mendukung LoRaWAN.
Apa itu LoRaWAN?
LoRaWAN adalah seperangkat protokol yang mendefinisikan lapisan fisik dan jaringan untuk transmisi data bagi perangkat berdaya rendah dan berkonsumsi rendah yang beroperasi jarak jauh. Akronim LoRa adalah singkatan dari Long Range, dan WAN (Wide Area Network) menunjukkan bahwa protokol ini juga menjelaskan lapisan jaringan.
Berbeda dengan standar komunikasi nirkabel yang dikenal luas seperti GSM/3G/LTE/WiFi, LoRaWAN awalnya dirancang untuk mendukung sejumlah besar perangkat pelanggan berdaya rendah secara bersamaan. Oleh karena itu, fokus utamanya adalah pada kekebalan terhadap interferensi, efisiensi energi, dan jangkauan. Namun, kecepatan transfer data maksimum dibatasi hanya beberapa kilobit per detik.
Layaknya jaringan seluler, LoRaWAN terdiri dari perangkat pelanggan dan stasiun pangkalan. Jangkauan komunikasi perangkat pelanggan ke stasiun pangkalan dapat mencapai 10 km. Perangkat pelanggan biasanya menggunakan baterai dan menghabiskan sebagian besar waktunya dalam mode hemat daya, sesekali aktif untuk pertukaran data singkat dengan server. Misalnya, meteran air mungkin aktif setiap beberapa hari dan mengirimkan nilai konsumsi air saat ini ke server, lalu tetap dalam mode tidur selama sisa waktu tersebut. Pendekatan ini memungkinkan perangkat beroperasi selama beberapa tahun tanpa perlu mengganti baterai. Tujuan perangkat LoRaWAN adalah untuk mengirimkan dan menerima data yang diperlukan dari stasiun pangkalan secepat mungkin dan membebaskan gelombang udara untuk perangkat lain, sehingga jaringan memiliki aturan ketat terkait waktu siaran. Perangkat mengirimkan data hanya setelah menerima konfirmasi dari stasiun pangkalan. Hal ini memungkinkan server untuk mengontrol beban gelombang udara dan mendistribusikan sesi pertukaran data secara merata dari waktu ke waktu.
Standar LoRa menjelaskan lapisan fisik dan modulasi sinyal pada pita frekuensi 433 MHz dan 868 MHz di Eropa, 915 MHz di Australia/Amerika, dan 923 MHz di Asia. Di Rusia, pita 868 MHz digunakan untuk LoRaWAN.
Bagaimana cara kerja LoRaWAN?
Karena LoRaWAN beroperasi dalam pita tanpa lisensi, hal ini secara signifikan menyederhanakan penyebaran jaringan Anda sendiri dengan stasiun pangkalan, sehingga menghilangkan kebutuhan untuk bergantung pada operator telekomunikasi. Selain menyebarkan jaringan Anda sendiri, Anda dapat menggunakan jaringan operator yang ada. Penyedia LoRaWAN sudah ada di seluruh dunia dan baru-baru ini mulai muncul di Rusia, seperti operator ke jaringan LoRaWAN di banyak kota.
Di Rusia, LoRaWAN biasanya beroperasi pada rentang 866β869 MHz, dengan lebar pita kanal maksimum yang ditempati oleh satu perangkat pelanggan adalah 125 kHz. Seperti inilah tampilan pertukaran data LoRaWAN dalam spektrogram yang direkam oleh pengguna Habr, Ruslan. Nadyrshin dengan bantuan SDR.
Sejak 2018, amandemen undang-undang di Rusia telah mengurangi pembatasan penggunaan frekuensi 868 MHz secara signifikan. Detail mengenai undang-undang baru yang mengatur frekuensi LoRaWAN di Rusia dapat ditemukan di sini. .
Stasiun pangkalan β dalam terminologi standar LoRaWAN, perangkat ini disebut gateway atau konsentrator. Tujuan perangkat ini serupa dengan stasiun pangkalan di jaringan seluler konvensional: perangkat akhir terhubung ke perangkat ini dan mengikuti instruksinya terkait pemilihan kanal, daya, dan slot waktu untuk transmisi data. Stasiun pangkalan terhubung ke server perangkat lunak terpusat, yang memiliki akses ke status seluruh jaringan, menangani perencanaan frekuensi, dan sebagainya.
Stasiun pangkalan LoRaWAN biasanya terhubung ke sumber daya dan memiliki akses internet yang stabil. Advantech menawarkan beberapa model stasiun pangkalan LoRaWAN dalam seri ini. dengan kapasitas 100 dan 500 perangkat pelanggan, dan kemampuan untuk terhubung ke Internet melalui Ethernet dan LTE.
Perangkat pelanggan β perangkat klien berdaya rendah, biasanya bertenaga baterai. Perangkat ini menghabiskan sebagian besar waktunya dalam mode tidur hemat daya. Perangkat ini berkomunikasi dengan server aplikasi jarak jauh untuk mengirim dan menerima data. Perangkat ini menyimpan kunci enkripsi untuk autentikasi di stasiun pangkalan dan server aplikasi. Perangkat ini dapat ditempatkan di dalam area jangkauan beberapa stasiun pangkalan. Perangkat ini secara ketat mematuhi aturan siaran yang diterima dari stasiun pangkalan. Advantech β ini adalah terminal I/O modular dengan berbagai antarmuka input/output analog dan digital dan antarmuka serial RS-485/232.
Klien dapat menggunakan stasiun pangkalan LoRaWAN mereka sendiri atau menggunakan jaringan operator pihak ketiga yang ada.
Jaringan publik LoRaWAN
Dalam arsitektur ini, perangkat terhubung ke jaringan publik operator pihak ketiga. Klien hanya perlu membeli perangkat pelanggan, menandatangani kontrak dengan penyedia, dan mendapatkan kunci untuk mengakses jaringan. Klien kemudian sepenuhnya bergantung pada jangkauan operator.
Penting untuk dicatat bahwa jaringan LoRaWAN publik mungkin memiliki batasan ketat pada jumlah waktu yang dapat dihabiskan perangkat di udara, sehingga mungkin tidak cocok untuk aplikasi yang memerlukan pertukaran data yang lebih sering.
Sebelum mengirim data, perangkat meminta izin untuk mengirim, dan pertukaran baru akan terjadi jika stasiun pangkalan merespons dengan sebuah pengakuan.
Saat menggunakan jaringan LoRaWAN pihak ketiga, klien menggunakan infrastruktur stasiun pangkalan milik orang lain dan bergantung pada cakupan penyedia serta batasan transfer data.
Pendekatan ini praktis, misalnya, untuk mengganti perangkat pelanggan di wilayah perkotaan yang infrastrukturnya sudah tersedia. Pendekatan ini dapat digunakan, misalnya, untuk memasang sensor di bangunan tempat tinggal dan untuk mengumpulkan data dari meteran listrik atau air ketika volume data yang dikirimkan kecil. Perangkat semacam itu dapat mengirimkan data sekali setiap beberapa hari.
Jaringan pribadi LoRaWAN
Saat menerapkan jaringan privat, pelanggan memasang stasiun pangkalan dan merencanakan cakupannya sendiri. Pendekatan ini praktis ketika diperlukan kendali penuh atas jaringan, atau di lokasi tanpa jangkauan operator.
Dalam jaringan pribadi, pelanggan memiliki kontrol penuh atas infrastruktur.
Dengan arsitektur ini, pelanggan hanya perlu berinvestasi sekali dalam peralatan penyebaran stasiun pangkalan dan selanjutnya tidak bergantung pada layanan dan operator pihak ketiga. Opsi ini cocok untuk membangun jaringan di fasilitas pertanian terpencil, pabrik manufaktur, dan lokasi lainnya. Jaringan yang dipatenkan memungkinkan penskalaan infrastruktur yang ada dengan lebih mudah, meningkatkan jangkauan, jumlah perangkat pelanggan, dan volume data yang ditransfer.
Terminal input-output pelanggan
Π’Π΅Ρ
Π½ΠΈΡΠ΅ΡΠΊΠΈΠ΅ Ρ
Π°ΡΠ°ΠΊΡΠ΅ΡΠΈΡΡΠΈΠΊΠΈ
- Versi untuk semua pita frekuensi LoRaWAN global
- Jangkauan komunikasi dengan pangkalan hingga 5 km
- Modul ekspansi untuk koneksi perangkat periferal
- Dibangun Baterai 4000mAh
- Modul GPS (Galileo/BeiDou/GLONASS)
- Perlindungan IP65
- Pemrograman melalui antarmuka USB
Perangkat seri Ini adalah terminal modular untuk menghubungkan berbagai perangkat periferal ke jaringan LoRaWAN. Terminal ini dapat mengumpulkan data dari berbagai sensor digital dan analog, seperti termometer, higrometer, barometer, akselerometer, dll., dan mengontrol perangkat lain melalui antarmuka RS-232/485. Terminal ini memiliki baterai 4000 mA bawaan, yang menyediakan daya tahan baterai hingga enam bulan. Terminal ini terintegrasi dengan panel surya untuk pengisian daya baterai. Penerima GPS bawaan memungkinkan penentuan lokasi perangkat yang presisi, menyederhanakan inventaris dan instalasi: perangkat dapat diinstal tanpa entri basis data sebelumnya, dan setelah instalasi, perangkat tersebut secara otomatis terhubung ke objek berdasarkan koordinat yang diterima.
Pemrograman dan konfigurasi dilakukan melalui antarmuka USB standar dan tidak memerlukan pengontrol atau pemrogram tambahan, sehingga dapat dilakukan di tempat menggunakan laptop.
Modul antarmuka
Seperangkat antarmuka untuk menghubungkan perangkat eksternal ke , diimplementasikan menggunakan modul antarmuka yang terhubung dari bawah. Ke satu terminal Satu modul antarmuka dapat dihubungkan. Tergantung kebutuhan pelanggan, modul ini dapat berupa input/output digital atau analog, atau antarmuka serial. Kontak antarmuka dilindungi oleh konektor tertutup dengan koneksi ulir M12.
- - 4 masukan analog dan 4 masukan digital
- WISE-S615-A β 6 saluran untuk termometer RTD (Resistance Temperature Detector)
- WISE-S617-A β 6 masukan digital, 2 antarmuka serial RS-232/485
Sensor seri Wzzard LRPv2
Sensor seri BB Ini adalah perangkat pelanggan LoRaWAN yang dirancang untuk pengumpulan data di lingkungan yang keras dan instalasi yang cepat. Perangkat ini memiliki basis magnetis dan dapat dipasang dengan aman ke permukaan logam tanpa pengencang tambahan, memungkinkan penyebaran jaringan beberapa perangkat dengan cepat. Konektor antarmuka tertutup yang terletak di samping dirancang untuk menghubungkan periferal dan sensor eksternal.
Π’Π΅Ρ
Π½ΠΈΡΠ΅ΡΠΊΠΈΠ΅ Ρ
Π°ΡΠ°ΠΊΡΠ΅ΡΠΈΡΡΠΈΠΊΠΈ
- Bekerja di semua rentang frekuensi LoRaWAN 868/915/923 MHz
- Dudukan magnet pada permukaan logam
- Antarmuka RS485 (Modbus), 4 masukan analog, 2 keluaran digital, 1 keluaran digital
- Sambungan kabel antarmuka tertutup rapat
- Didukung oleh 2 baterai lithium AA, panel surya, atau catu daya 9~36V
- Kelas perlindungan IP66
- Suhu pengoperasian dari -40 hingga 75Β°C
Stasiun pangkalan LoRaWAN
Advantech menawarkan rangkaian lengkap perangkat untuk menerapkan jaringan LoRaWAN privat. Seri gateway digunakan untuk menghubungkan perangkat pelanggan, seperti ΠΈ , dan transmisi data ke server aplikasi. Lini ini mencakup model yang mendukung koneksi simultan 100 dan 500 perangkat pelanggan. Gateway terhubung ke internet melalui Ethernet, dan versi dengan modem 4G bawaan juga tersedia. Dukungan untuk protokol MQTT dan Modbus untuk transmisi data ke server aplikasi.
Π’Π΅Ρ
Π½ΠΈΡΠ΅ΡΠΊΠΈΠ΅ Ρ
Π°ΡΠ°ΠΊΡΠ΅ΡΠΈΡΡΠΈΠΊΠΈ
- Dukungan untuk semua pita LoRaWAN
- Layanan simultan untuk 100 atau 500 perangkat pelanggan
- Koneksi Ethernet
- Opsional: modem LTE bawaan
- Server/klien VPN bawaan
Kesimpulan
Teknologi LoRaWAN memang telah menarik perhatian besar di komunitas solusi industri dan telah berhasil memecahkan banyak masalah bisnis secara efektif. Namun, bagi sebagian besar pelanggan, LoRaWAN masih merupakan teknologi yang kurang dikenal dan disalahpahami. Kami yakin bahwa dalam waktu dekat, teknologi ini akan tersebar luas seperti jaringan seluler tradisional, sehingga memudahkan pelanggan kami untuk menerapkan solusi IoT yang otonom.
Sumber: www.habr.com
