LoRaWAN – заттар интернеті шешімдері саласында тез танымал болып келе жатқан технология. Сонымен қатар, көптеген клиенттер үшін ол аз зерттелген және экзотикалық болып қала береді, сондықтан оның айналасында көптеген мифтер мен қате түсініктер бар. 2018 жылы Ресейде LoRaWAN жиіліктерін пайдалану туралы заңнамаға түзетулер қабылданды, бұл технологияны лицензиясыз пайдалану мүмкіндіктерін кеңейтеді. Біз нақты бизнес мәселелерін шешу үшін осы технологияны пайдалануды бастаудың ең жақсы уақыты деп санаймыз.
Бұл мақалада біз LoRaWAN негізгі принциптерін, жеке желіні құру және үшінші тарап провайдерлерін пайдалану опцияларын қарастырамыз, сонымен қатар LoRaWAN қолдайтын өнімдеріміз туралы сөйлесеміз.
LoRaWAN дегеніміз не
LoRaWAN — ұзақ қашықтықта жұмыс істейтін қуатты аз, қуатты құрылғыларға арналған физикалық және желілік деректерді тасымалдау деңгейлерін анықтайтын хаттамалар жиынтығы. LoRa аббревиатурасы Long Range, яғни ұзақ деректерді беру қашықтығын білдіреді, ал WAN (Wide Area Network) хаттаманың желілік деңгейді де сипаттайтынын білдіреді.
Белгілі GSM/3G/LTE/WiFi сымсыз байланыс стандарттарынан айырмашылығы, LoRaWAN бастапқыда қуаты төмен абоненттік құрылғылардың үлкен санына бір уақытта қызмет көрсетуге арналған. Сондықтан кедергілерге қарсы иммунитетке, энергия тиімділігіне және диапазонға басты назар аударылады. Бұл ретте деректерді берудің максималды жылдамдығы секундына бірнеше килобитпен ғана шектеледі.
Ұялы желі сияқты, LoRaWAN-да абоненттік құрылғылар мен базалық станциялар бар. Абоненттік құрылғы мен базалық станция арасындағы байланыс диапазоны 10 км-ге жетуі мүмкін. Бұл жағдайда абоненттік құрылғылар әдетте батареядан өздігінен жұмыс істейді және көп уақыт энергияны үнемдеу режимінде болады, сервермен қысқа мерзімді деректер алмасу үшін анда-санда оянады. Мысалы, су есептегіштері бірнеше күнде бір рет оянып, тұтынылған су көлемінің ағымдағы мәнін серверге жібере алады, ал қалған уақытта ұйқы режимінде бола алады. Бұл тәсіл батареяларды ауыстыруды қажет етпестен бірнеше жылға дейін жұмыс істейтін құрылғыларды алуға мүмкіндік береді. LoRaWAN құрылғыларының міндеті - негізгі станциядан қажетті деректерді мүмкіндігінше жылдам жіберу/қабылдау және басқа құрылғылар үшін эфир толқындарын босату, сондықтан желіде эфирде болатын уақыттың қатаң ережелері бар. Құрылғылар деректерді базалық станциядан растауды алғаннан кейін ғана жібереді, бұл сервер жағындағы әуе толқынындағы жүктемені басқаруға және уақыт бойынша деректер алмасу сеанстарын біркелкі таратуға мүмкіндік береді.
LoRa стандарты физикалық деңгейді, сигнал модуляциясын 433 МГц, Еуропада 868 МГц, Австралия/Америкада 915 МГц және Азияда 923 МГц жиілікте сипаттайды. Ресейде LoRaWAN 868 МГц жолағын пайдаланады.
LoRaWAN қалай жұмыс істейді
LoRaWAN лицензияланбаған ауқымда жұмыс істейтіндіктен, ол базалық станциялармен өз желісін орналастыруды айтарлықтай жеңілдетеді, бұл жағдайда байланыс операторларына тәуелді болудың қажеті жоқ. Жеке желіні орналастырудан басқа, сіз бар операторлардың желілерін пайдалана аласыз. LoRaWAN провайдерлері қазірдің өзінде бүкіл әлемде бар және жақында Ресейде пайда бола бастады, мысалы, оператор көптеген қалалардағы LoRaWAN желісіне.
Ресейде LoRaWAN әдетте 866-869 МГц диапазонында жұмыс істейді, бір абоненттік құрылғы алатын арнаның максималды ені 125 кГц құрайды. LoRaWAN протоколы арқылы деректер алмасу хабра пайдаланушысы Руслан жазған спектрограммада осылай көрінеді. Надыршин СДР көмегімен.
Ресейде 2018 жылдан бастап заңдарға 868 МГц жиіліктерін пайдалануға шектеулерді айтарлықтай азайтатын түзетулер қабылданды. Сіз Ресейдегі LoRaWAN жиіліктерін реттейтін жаңа заңнамалық нормалар туралы егжей-тегжейлі оқи аласыз. .
Негізгі станция — LoRaWAN стандарттарының терминологиясында шлюз немесе хаб деп аталады. Мақсаты бойынша бұл құрылғы кәдімгі мобильді ұялы байланыс желілерінің базалық станцияларына ұқсас: соңғы құрылғылар оған қосылып, арналарды, қуатты және деректерді беру үшін уақыт аралығын таңдау үшін оның нұсқауларын орындайды. Базалық станциялар орталықтандырылған бағдарламалық серверге қосылған, ол тұтастай алғанда бүкіл желінің күйіне қол жеткізе алады, жиілікті жоспарлаумен айналысады және т.б.
Әдетте, LoRaWAN базалық станциялары стационарлық қуатқа қосылған және тұрақты Интернетке қол жетімді. Advantech LoRaWAN сериялы базалық станциялардың бірнеше үлгісін ұсынады 100 және 500 абоненттік құрылғылардың сыйымдылығымен және Ethernet және LTE арқылы Интернетке қосылу мүмкіндігі бар.
Абоненттік құрылғы - әдетте өздігінен жұмыс істейтін төмен қуатты тұтынушы құрылғысы. Көбінесе ол ұйқыдағы энергияны үнемдеу режимінде болады. Деректерді жіберу/қабылдау үшін қашықтағы қолданба серверімен әрекеттеседі. Негізгі станцияда және қолданба серверінде аутентификация үшін шифрлау кілттерін сақтайды. Бірнеше базалық станциялардың қамту аймағында болуы мүмкін. Базалық станциядан алынған эфирде жұмыс істеу ережелерін қатаң сақтайды. Құрылғылар Advantech әртүрлі аналогтық және сандық кіріс/шығыс интерфейстері және RS-485/232 сериялық интерфейстері бар модульдік енгізу/шығару терминалдары.
Тұтынушы өзінің LoRaWAN базалық станцияларын орналастыра алады немесе үшінші тарап операторларының бар желілерін пайдалана алады.
Қоғамдық LoRaWAN желісі
Бұл архитектурада құрылғылар үшінші тарап операторының жалпыға қолжетімді желісіне қосылған. Клиентке тек абоненттік құрылғыларды сатып алу және провайдермен келісім жасау және желіге кіру үшін кілттерді алу қажет. Сонымен қатар, клиент толығымен оператордың қамтуына тәуелді.
Қоғамдық LoRaWAN желісінде құрылғы алатын эфир уақытында қатаң шектеулер болуы мүмкін екенін есте сақтаңыз, сондықтан жиірек деректер алмасуды қажет ететін қолданбалар үшін мұндай желілер жарамсыз болуы мүмкін.
Деректерді жібермес бұрын құрылғы жіберуге рұқсат сұрайды және тек базалық станция растаумен жауап берсе, алмасу орын алады.
Үшінші тараптың LoRaWAN желісін пайдаланған кезде клиент басқа біреудің базалық станциясының инфрақұрылымын пайдаланады және провайдердің қамту аймағына және оның деректерді тасымалдау шектеулеріне байланысты.
Бұл тәсіл, мысалы, қажетті инфрақұрылымы бар қалалық жерлерде абоненттік құрылғыларды ауыстыру кезінде ыңғайлы. Мысалы, тұрғын үйлерде сенсорларды орнату үшін және берілетін деректердің аз мөлшерімен, электр есептегіштерінен немесе суды тұтынудан деректерді жинау үшін. Мұндай құрылғылар деректерді бірнеше күнде бір рет жібере алады.
Жеке LoRaWAN желісі
Жеке желіні орналастыру кезінде тұтынушы базалық станцияларды дербес орнатады және қамтуды жоспарлайды. Бұл тәсіл желіні толық бақылау қажет болғанда немесе оператордың қамтуы жоқ сайттарда ыңғайлы.
Жеке желіде тұтынушы инфрақұрылымды толық бақылауға алады
Бұл архитектурада тұтынушы базалық станцияларды орналастыруға арналған жабдыққа бір реттік инвестиция жасайды және енді қызметтер мен үшінші тарап операторларына тәуелді болмайды. Бұл опция шалғайдағы ауылшаруашылық учаскелерінде, өндіріс орындарында және т.б. желілерді құруға жарамды. Жеке желінің болуы қолданыстағы инфрақұрылымды масштабтауды, қамтуды, абоненттік құрылғылардың санын және жіберілетін деректер көлемін арттыруды жеңілдетеді.
Абоненттік енгізу/шығару терминалдары
Техникалық сипаттама
- Барлық жаһандық LoRaWAN жиілік жолақтарына арналған нұсқалар
- Базамен байланыс диапазоны 5 км-ге дейін
- Қосылу үшін кеңейту модульдері перифериялық құрылғылар
- Құрылды 4000 мАч батарея
- GPS модулі (Галилей/БейДоу/ГЛОНАСС)
- Қорғау IP65
- USB бағдарламалау
Сериялық құрылғылар әртүрлі перифериялық құрылғыларды LoRaWAN желісіне қосуға арналған модульдік терминалдар. Олардың көмегімен термометрлер, гигрометрлер, барометрлер, акселерометрлер және т.б. сияқты кез келген сандық және аналогтық сенсорлардан деректерді жинауға және RS-232/485 интерфейстері арқылы басқа құрылғыларды басқаруға болады. Ол алты айға дейін автономды түрде жұмыс істей алатын кірістірілген 4000 мА батареясы бар. Аккумуляторды зарядтау үшін күн батареяларымен біріктірілген. Кірістірілген GPS қабылдағышы құрылғының орналасқан жерін дәл анықтауға мүмкіндік береді, бұл есепке алу мен орнатуды жеңілдетеді: құрылғыларды алдымен дерекқорға енгізбей-ақ орнатуға болады, ал орнатылғаннан кейін олар алынған координаталар негізінде объектімен автоматты түрде байланыстырылады.
Бағдарламалау және конфигурациялау кәдімгі USB интерфейсі арқылы жүзеге асырылады және қосымша контроллерлер мен бағдарламашыларды қажет етпейді, сондықтан оны ноутбук арқылы сайтта жасауға болады.
Интерфейс модульдері
Сыртқы құрылғыларды қосуға арналған интерфейстер жиынтығы , төменнен қосылған интерфейс модульдері арқылы жүзеге асырылады. Бір терминалға бір интерфейс модулін қосуға болады. Тұтынушының тапсырмаларына байланысты олар сандық немесе аналогтық кірістер/шығыстар немесе сериялық интерфейстер болуы мүмкін. Интерфейс контактілері M12 бұрандалы қосылымы бар тығыздалған қосқышпен қорғалған.
- — 4 аналогтық кіріс және 4 сандық кіріс
- WISE-S615-A - RTD (қарсылық температура детекторы) термометріне арналған 6 арна
- WISE-S617-A - 6 сандық кіріс, 2 RS-232/485 сериялық интерфейс
Wzzard LRPv2 сериялы сенсор
BB сериялы сенсорлар Бұл қатал ортада деректерді жинауға арналған және жылдам орнатуға арналған LoRaWAN абоненттік құрылғылары. Олардың магниттік негізі бар және қосымша бекіткіштерсіз металл беттерге сенімді түрде бекітіледі, бұл көптеген құрылғылардың желісін жылдам орналастыруға мүмкіндік береді. Бүйір жағында орналасқан тығыздалған интерфейс қосқышы сыртқы перифериялық құрылғылар мен сенсорларды қосуға арналған.
Техникалық сипаттама
- LoRaWAN 868/915/923 МГц барлық жиілік диапазонында жұмыс істеу
- Металл бетіне магнитті бекіту
- Интерфейстері RS485 (Modbus), 4 аналогтық кіріс, 2 сандық шығыс, 1 цифрлық шығыс
- Интерфейс кабелінің мөрленген қосылымы
- 2 AA литий батареясы, күн панельдері немесе 9~36 В қуат көзінен қуат алады.
- Қорғау класы IP66
- -40 ~ 75°C температурада жұмыс істеу
LoRaWAN базалық станциялары
Advantech жеке LoRaWAN желісін орналастыруға арналған құрылғылардың толық спектрін ұсынады. Шлюздар сериясы сияқты абоненттік құрылғыларды қосу үшін пайдаланылады и , және қолданба серверіне деректерді жіберу. Желіде 100 және 500 абоненттік құрылғыларды бір уақытта қосуды қолдайтын модельдер бар. Шлюз Интернетке Ethernet арқылы қосылған, кірістірілген 4G модемі бар нұсқалары да бар. Қолданба серверіне деректерді тасымалдау үшін MQTT және Modbus протоколдарын қолдайды.
Техникалық сипаттама
- Барлық LoRaWAN жолақтарын қолдайды
- 100 немесе 500 абоненттік құрылғыларға бір уақытта қызмет көрсету
- Ethernet қосылымы
- Қосымша: кірістірілген LTE модемі
- Кірістірілген VPN сервері/клиент
қорытынды
LoRaWAN технологиясы өнеркәсіптік шешімдер арасында үлкен назар аударады және бүгінгі күні ол көптеген бизнес мәселелерін тиімді шеше алады. Бірақ көптеген тұтынушылар үшін LoRaWAN әлі де аз белгілі және түсініксіз технология болып қала береді. Жақын болашақта ол классикалық ұялы желілер сияқты кең таралады деп сенеміз, бұл біздің тұтынушыларымызға заттар интернетінің автономды шешімдерін оңайырақ енгізуге мүмкіндік береді.
Ақпарат көзі: www.habr.com