LoRaWAN është një teknologji që po fiton shpejt popullaritet në fushën e zgjidhjeve të Internetit të Gjërave. Në të njëjtën kohë, për shumë klientë ai mbetet pak i studiuar dhe ekzotik, prandaj ka shumë mite dhe keqkuptime rreth tij. Në vitin 2018, Rusia miratoi ndryshime në legjislacionin për përdorimin e frekuencave LoRaWAN, të cilat zgjerojnë mundësitë e përdorimit të kësaj teknologjie pa licencë. Ne besojmë se tani është koha më e mirë për të filluar përdorimin e kësaj teknologjie për të zgjidhur problemet reale të biznesit.
Në këtë artikull do të shikojmë parimet bazë të LoRaWAN, opsionet për ndërtimin e rrjetit tuaj dhe përdorimin e ofruesve të palëve të treta, dhe gjithashtu do të flasim për produktet tona që mbështesin LoRaWAN.
Çfarë është LoRaWAN
LoRaWAN është një grup protokollesh që përcaktojnë shtresat e transferimit të të dhënave fizike dhe të rrjetit për pajisjet me fuqi të ulët dhe me fuqi të ulët që funksionojnë në distanca të gjata. Shkurtesa LoRa do të thotë Long Range, domethënë distanca të gjata të transmetimit të të dhënave, dhe WAN (Wide Area Network) do të thotë që protokolli përshkruan gjithashtu shtresën e rrjetit.
Ndryshe nga standardet e njohura të komunikimit pa tel GSM/3G/LTE/WiFi, LoRaWAN fillimisht u krijua për të shërbyer njëkohësisht një numër të madh pajisjesh të abonentëve me fuqi të ulët. Prandaj, theksi kryesor është te imuniteti ndaj ndërhyrjeve, efikasiteti i energjisë dhe diapazoni. Në të njëjtën kohë, shpejtësia maksimale e transferimit të të dhënave është e kufizuar në vetëm disa kilobit për sekondë.
Ashtu si një rrjet celular, LoRaWAN ka pajisje abonentësh dhe stacione bazë. Gama e komunikimit midis pajisjes së pajtimtarit dhe stacionit bazë mund të arrijë 10 km. Në këtë rast, pajisjet e pajtimtarëve zakonisht ushqehen vetë nga një bateri dhe shumicën e kohës janë në modalitetin e kursimit të energjisë, duke u zgjuar herë pas here për shkëmbim afatshkurtër të të dhënave me serverin. Për shembull, matësit e ujit mund të zgjohen një herë në disa ditë dhe të transmetojnë vlerën aktuale të vëllimit të ujit të konsumuar në server dhe të qëndrojnë në modalitetin e fjetjes pjesën tjetër të kohës. Kjo qasje bën të mundur marrjen e pajisjeve që funksionojnë deri në disa vjet pa nevojën e zëvendësimit të baterive. Detyra e pajisjeve LoRaWAN është që të transmetojnë/marrin të dhënat e nevojshme nga stacioni bazë sa më shpejt që të jetë e mundur dhe të çlirojnë valët e ajrit për pajisjet e tjera, kështu që rrjeti ka rregulla strikte për kohën e zënë në ajër. Pajisjet transmetojnë të dhëna vetëm pas marrjes së konfirmimit nga stacioni bazë, kjo ju lejon të kontrolloni ngarkesën në valët ajrore në anën e serverit dhe të shpërndani në mënyrë të barabartë seancat e shkëmbimit të të dhënave me kalimin e kohës.
Standardi LoRa përshkruan shtresën fizike, modulimin e sinjalit në diapazonin e frekuencës 433 MHz, 868 MHz në Evropë, 915 MHz Australi/Amerikë dhe 923 MHz Azi. Në Rusi, LoRaWAN përdor brezin 868 MHz.
Si funksionon LoRaWAN
Meqenëse LoRaWAN operon në një gamë të palicencuar, ai thjeshton shumë vendosjen e rrjetit të vet me stacionet bazë, në këtë rast nuk ka nevojë të varet nga operatorët e telekomit. Përveç vendosjes së rrjetit tuaj, ju mund të përdorni rrjetet e operatorëve ekzistues. Ofruesit e LoRaWAN tashmë ekzistojnë në të gjithë botën dhe kohët e fundit kanë filluar të shfaqen në Rusi, për shembull operatori në rrjetin tuaj LoRaWAN në shumë qytete.
Në Rusi, LoRaWAN zakonisht funksionon në intervalin 866-869 MHz, gjerësia maksimale e kanalit e zënë nga një pajisje pajtimtari është 125 kHz. Kështu duket shkëmbimi i të dhënave përmes protokollit LoRaWAN në një spektrogram të regjistruar nga përdoruesi habra Ruslan Nadyrshin me ndihmën e SDR.
Në Rusi, që nga viti 2018, janë miratuar ndryshime në ligje që reduktojnë ndjeshëm kufizimet në përdorimin e frekuencave 868 MHz. Mund të lexoni në detaje rreth normave të reja legjislative që rregullojnë frekuencat LoRaWAN në Rusi .
Stacioni baze — në terminologjinë e standardeve LoRaWAN quhet gateway ose hub. Për sa i përket qëllimit, kjo pajisje është e ngjashme me stacionet bazë të rrjeteve celulare celulare konvencionale: pajisjet fundore lidhen me të dhe ndjekin udhëzimet e saj për zgjedhjen e kanaleve, fuqisë dhe hapësirës kohore për transmetimin e të dhënave. Stacionet bazë janë të lidhura me një server të centralizuar softuerik, i cili ka akses në gjendjen e të gjithë rrjetit në tërësi, merret me planifikimin e frekuencës, etj.
Në mënyrë tipike, stacionet bazë LoRaWAN janë të lidhura me energji stacionare dhe kanë akses të qëndrueshëm në internet. Advantech ofron disa modele të stacioneve bazë të serisë LoRaWAN me një kapacitet prej 100 dhe 500 pajisje abonenti, dhe aftësi për t'u lidhur me internetin nëpërmjet Ethernet dhe LTE.
Pajisja e pajtimtarit - një pajisje klienti me fuqi të ulët, zakonisht me energji vetë. Shumicën e kohës është në modalitetin e kursimit të energjisë në gjumë. Ndërvepron me një server aplikacioni në distancë për të transmetuar/marrë të dhëna. Ruan çelësat e enkriptimit për vërtetim në stacionin bazë dhe serverin e aplikacionit. Mund të jetë brenda zonës së mbulimit të disa stacioneve bazë. I përmbahet rreptësisht rregullave për të punuar në ajrin e marrë nga stacioni bazë. Pajisjet Advantech janë terminale modulare I/O, me ndërfaqe të ndryshme hyrëse/dalëse analoge dhe dixhitale dhe ndërfaqe serike RS-485/232.
Klienti mund të vendosë stacionet e tij bazë LoRaWAN ose të përdorë rrjetet ekzistuese të operatorëve të palëve të treta
Rrjeti publik LoRaWAN
Në këtë arkitekturë, pajisjet janë të lidhura me rrjetin publik të një operatori të palës së tretë. Klienti duhet vetëm të blejë pajisjet e pajtimtarëve dhe të lidhë një marrëveshje me ofruesin dhe të marrë çelësat për të hyrë në rrjet. Në të njëjtën kohë, klienti është plotësisht i varur nga mbulimi i operatorit.
Mbani në mend se një rrjet publik LoRaWAN mund të ketë kufizime strikte në kohën e transmetimit që një pajisje mund të zërë, kështu që për aplikacionet që kërkojnë shkëmbim më të shpeshtë të të dhënave, rrjete të tilla mund të mos jenë të përshtatshme.
Para dërgimit të të dhënave, pajisja kërkon leje për transmetim dhe vetëm nëse stacioni bazë përgjigjet me konfirmim, shkëmbimi do të bëhet.
Kur përdor një rrjet LoRaWAN të palës së tretë, klienti përdor infrastrukturën e stacionit bazë të dikujt tjetër dhe varet nga mbulimi i ofruesit dhe kufizimet e tij të transferimit të të dhënave
Kjo qasje është e përshtatshme, për shembull, kur zëvendësohen pajisjet e pajtimtarëve në zonat urbane ku tashmë ekziston infrastruktura e nevojshme. Për shembull, për instalimin e sensorëve në ndërtesat e banimit dhe me një sasi të vogël të dhënash të transmetuara, për mbledhjen e të dhënave nga njehsorët e energjisë elektrike ose konsumi i ujit. Pajisjet e tilla mund të transmetojnë të dhëna një herë në disa ditë.
Rrjeti privat LoRaWAN
Kur vendos një rrjet privat, klienti instalon në mënyrë të pavarur stacionet bazë dhe planifikon mbulimin. Kjo qasje është e përshtatshme kur keni nevojë për kontroll të plotë mbi rrjetin, ose në vende ku mbulimi i operatorit nuk ekziston.
Në një rrjet privat, klienti ka kontroll të plotë mbi infrastrukturën
Në këtë arkitekturë, klienti bën një investim një herë në pajisjet për vendosjen e stacioneve bazë dhe nuk është më i varur nga shërbimet dhe operatorët e palëve të treta. Ky opsion është i përshtatshëm për ndërtimin e një rrjeti në zona të largëta bujqësore, objekte prodhimi, etj. Të kesh rrjetin tënd e bën më të lehtë shkallëzimin e infrastrukturës ekzistuese, rritjen e mbulimit, numrin e pajisjeve të abonentëve dhe vëllimin e të dhënave të transmetuara.
Terminalet hyrëse/dalëse të pajtimtarëve
Технические характеристики
- Versione për të gjitha brezat globale të frekuencave LoRaWAN
- Gama e komunikimit me bazën deri në 5 km
- Modulet e zgjerimit për lidhje pajisjet periferike
- ndërtuar në Bateri 4000 mAh
- Moduli GPS (Galileo/BeiDou/GLONASS)
- Mbrojtje IP65
- Programimi USB
Pajisjet e serisë janë terminale modulare për lidhjen e pajisjeve të ndryshme periferike me rrjetin LoRaWAN. Me ndihmën e tyre, ju mund të mbledhni të dhëna nga çdo sensor dixhital dhe analog, si termometra, higrometra, barometra, përshpejtues, etj., dhe të kontrolloni pajisje të tjera nëpërmjet ndërfaqeve RS-232/485. Ka një bateri të integruar 4000 mA, e cila mund të funksionojë në mënyrë autonome deri në gjashtë muaj. Integrohet me panele diellore për të ngarkuar baterinë. Marrësi i integruar GPS ju lejon të përcaktoni me saktësi vendndodhjen e pajisjes, gjë që thjeshton llogaritjen dhe instalimin: pajisjet mund të montohen pa hyrë më parë në bazën e të dhënave, dhe pas instalimit ato lidhen automatikisht me objektin bazuar në koordinatat e marra.
Programimi dhe konfigurimi kryhet nëpërmjet një ndërfaqe të rregullt USB dhe nuk kërkon kontrollues dhe programues shtesë, kështu që mund të bëhet në vend duke përdorur një laptop.
Modulet e ndërfaqes
Një grup ndërfaqesh për lidhjen e pajisjeve të jashtme me , zbatohet duke përdorur modulet e ndërfaqes që janë të lidhura nga poshtë. Në një terminal mund të lidhet një modul i ndërfaqes. Në varësi të detyrave të klientit, këto mund të jenë hyrje/dalje dixhitale ose analoge, ose ndërfaqe serike. Kontaktet e ndërfaqes mbrohen nga një lidhës i mbyllur me një lidhje të filetuar M12.
- — 4 hyrje analoge dhe 4 hyrje dixhitale
- WISE-S615-A - 6 kanale për termometrin RTD (Detektori i temperaturës së rezistencës)
- WISE-S617-A - 6 hyrje dixhitale, 2 ndërfaqe serike RS-232/485
Sensori i serisë Wzzard LRPv2
Sensorët e serisë BB Këto janë pajisje të abonentëve LoRaWAN të krijuara për mbledhjen e të dhënave në mjedise të vështira dhe të dizajnuara për instalim të shpejtë. Ata kanë një bazë magnetike dhe mund të ngjiten mirë në sipërfaqet metalike pa fiksues shtesë, gjë që ju lejon të vendosni shpejt një rrjet të shumë pajisjeve. Lidhësi i mbyllur i ndërfaqes, i vendosur në anën, është krijuar për lidhjen e pajisjeve dhe sensorëve të jashtëm periferik.
Технические характеристики
- Funksionimi në të gjitha sferat e frekuencave LoRaWAN 868/915/923 MHz
- Montim magnetik në sipërfaqe metalike
- Ndërfaqet RS485 (Modbus), 4 hyrje analoge, 2 dalje dixhitale, 1 dalje dixhitale
- Lidhja e mbyllur e kabllit të ndërfaqes
- Mundësuar nga 2 bateri litium AA, panele diellore ose furnizim me energji 9~36V
- Klasa e mbrojtjes IP66
- Funksionimi në temperatura -40 ~ 75°C
Stacionet bazë LoRaWAN
Advantech ofron një gamë të plotë pajisjesh për vendosjen e një rrjeti privat LoRaWAN. Seria Gateways përdoren për të lidhur pajisjet e abonentëve, si p.sh и , dhe transmetimin e të dhënave në serverin e aplikacionit. Linja përfshin modele që mbështesin lidhjen e njëkohshme të 100 dhe 500 pajisjeve të abonentëve. Porta lidhet me internetin përmes Ethernetit; versionet me një modem të integruar 4G janë gjithashtu të disponueshme. Mbështet protokollet MQTT dhe Modbus për transferimin e të dhënave në serverin e aplikacionit.
Технические характеристики
- Mbështet të gjitha bandat LoRaWAN
- Servisim i njëkohshëm i 100 ose 500 pajisjeve të abonentëve
- Lidhje Ethernet
- Opsionale: modem LTE i integruar
- Server/klient i integruar VPN
Përfundim
Teknologjia LoRaWAN tërheq me meritë shumë vëmendje në mesin e zgjidhjeve industriale, dhe sot ajo mund të zgjidhë në mënyrë efektive shumë probleme të biznesit. Por për shumicën e klientëve, LoRaWAN mbetet ende një teknologji pak e njohur dhe e pakuptueshme. Ne besojmë se në të ardhmen e afërt do të jetë po aq i përhapur sa rrjetet celulare klasike, të cilat do t'u mundësojnë klientëve tanë të zbatojnë më lehtë zgjidhjet autonome të Internetit të Gjërave.
Burimi: www.habr.com