Jinsi LoRaWAN inasaidia kujenga Mtandao wa kisasa wa Mambo

LoRaWAN ni teknolojia ambayo inapata umaarufu haraka katika uwanja wa suluhisho za Mtandao wa Mambo. Wakati huo huo, kwa wateja wengi inabakia kujifunza kidogo na ya kigeni, ndiyo sababu kuna hadithi nyingi na imani potofu karibu nayo. Mnamo 2018, Urusi ilipitisha marekebisho ya sheria ya matumizi ya masafa ya LoRaWAN, ambayo huongeza uwezekano wa kutumia teknolojia hii bila leseni. Tunaamini kuwa sasa ndio wakati mwafaka wa kuanza kutumia teknolojia hii kutatua matatizo halisi ya biashara.

Katika makala hii tutaangalia kanuni za msingi za LoRaWAN, chaguzi za kujenga mtandao wako mwenyewe na kutumia watoa huduma wa tatu, na pia kuzungumza juu ya bidhaa zetu zinazounga mkono LoRaWAN.

LoRaWAN ni nini

LoRaWAN ni seti ya itifaki zinazofafanua tabaka za uhamishaji data halisi na mtandao kwa vifaa vya chini vya nguvu, vya chini vinavyofanya kazi kwa umbali mrefu. Kifupi LoRa ina maana ya Muda Mrefu, yaani, umbali mrefu wa maambukizi ya data, na WAN (Mtandao wa Eneo Wide) inamaanisha kuwa itifaki pia inaelezea safu ya mtandao.

Tofauti na viwango vinavyojulikana vya mawasiliano ya wireless ya GSM/3G/LTE/WiFi, LoRaWAN iliundwa awali kuhudumia idadi kubwa ya vifaa vya watumiaji wa chini ya nishati kwa wakati mmoja. Kwa hiyo, msisitizo kuu ni juu ya kinga ya kuingiliwa, ufanisi wa nishati na mbalimbali. Wakati huo huo, viwango vya juu vya uhamisho wa data ni mdogo kwa kilobits chache tu kwa pili.

Kama mtandao wa simu za mkononi, LoRaWAN ina vifaa vya mteja na vituo vya msingi. Masafa ya mawasiliano kati ya kifaa cha mteja na kituo cha msingi yanaweza kufikia kilomita 10. Katika hali hii, vifaa vya mteja huwa vinajiendesha vyenyewe na betri na mara nyingi huwa katika hali ya kuokoa nishati, mara kwa mara huamka kwa kubadilishana data kwa muda mfupi na seva. Kwa mfano, mita za maji zinaweza kuamka mara moja kila baada ya siku chache na kusambaza thamani ya sasa ya kiasi kinachotumiwa cha maji kwa seva, na kubaki katika hali ya usingizi muda wote. Njia hii inafanya uwezekano wa kupata vifaa vinavyofanya kazi hadi miaka kadhaa bila hitaji la kuchukua nafasi ya betri. Kazi ya vifaa vya LoRaWAN ni kusambaza / kupokea data muhimu kutoka kwa kituo cha msingi haraka iwezekanavyo na kufungua mawimbi ya hewa kwa vifaa vingine, hivyo mtandao una sheria kali kwa muda uliochukuliwa hewani. Vifaa husambaza data tu baada ya kupokea uthibitisho kutoka kwa kituo cha msingi, hii inakuwezesha kudhibiti mzigo kwenye mawimbi ya hewa kwenye upande wa seva na kusambaza kwa usawa vipindi vya kubadilishana data kwa muda.

Kiwango cha LoRa kinaelezea safu ya kimwili, urekebishaji wa ishara katika safu za masafa 433 MHz, 868 MHz huko Uropa, 915 MHz Australia/Amerika na 923 MHz Asia. Katika Urusi, LoRaWAN hutumia bendi ya 868 MHz.

Jinsi LoRaWAN inavyofanya kazi

Kwa kuwa LoRaWAN inafanya kazi katika safu isiyo na leseni, hurahisisha sana uwekaji wa mtandao wake na vituo vya msingi, katika hali ambayo hakuna haja ya kutegemea waendeshaji wa mawasiliano ya simu. Mbali na kupeleka mtandao wako mwenyewe, unaweza kutumia mitandao ya waendeshaji waliopo. Watoa huduma wa LoRaWAN tayari wapo duniani kote na hivi karibuni wameanza kuonekana nchini Urusi, kwa mfano operator Er-Telecom tayari inatoa muunganisho kwa mtandao wako wa LoRaWAN katika miji mingi.

Huko Urusi, LoRaWAN kawaida hufanya kazi katika safu ya 866-869 MHz, upana wa juu wa kituo kinachochukuliwa na kifaa kimoja cha mteja ni 125 kHz. Hivi ndivyo kubadilishana data kupitia itifaki ya LoRaWAN inavyoonekana kwenye spectrogramu iliyorekodiwa na mtumiaji wa habra Ruslan UmemeKutoka Ufa Nadyrshin kwa msaada wa SDR.

Nchini Urusi, tangu 2018, marekebisho ya sheria yamepitishwa ambayo hupunguza kwa kiasi kikubwa vikwazo vya matumizi ya masafa ya 868 MHz. Unaweza kusoma kwa undani kuhusu kanuni mpya za sheria zinazodhibiti masafa ya LoRaWAN nchini Urusi katika makala hii.

Kituo cha msingi - katika istilahi ya viwango vya LoRaWAN inaitwa lango au kitovu. Kwa mujibu wa madhumuni, kifaa hiki ni sawa na vituo vya msingi vya mitandao ya kawaida ya simu za mkononi: vifaa vya mwisho vinaunganishwa nacho na kufuata maagizo yake ya kuchagua chaneli, nguvu na muda wa usambazaji wa data. Vituo vya msingi vinaunganishwa na seva ya programu ya kati, ambayo ina upatikanaji wa hali ya mtandao mzima kwa ujumla, inahusika na upangaji wa mzunguko, nk.
Kwa kawaida, vituo vya msingi vya LoRaWAN vimeunganishwa kwa nguvu ya stationary na vina ufikiaji thabiti wa mtandao. Advantech inatoa mifano kadhaa ya vituo vya msingi vya mfululizo wa LoRaWAN HEKIMA-6610 yenye uwezo wa vifaa 100 na 500 vya mteja, na uwezo wa kuunganisha kwenye Mtandao kupitia Ethernet na LTE.

Kifaa cha mteja - kifaa cha mteja cha chini cha nguvu, kwa kawaida kinajiendesha. Mara nyingi iko katika hali ya kuokoa nishati ya kulala. Huingiliana na seva ya programu ya mbali ili kusambaza/kupokea data. Huhifadhi funguo za usimbaji fiche kwa uthibitishaji kwenye kituo cha msingi na seva ya programu. Inaweza kuwa ndani ya eneo la ufikiaji wa vituo kadhaa vya msingi. Inazingatia kabisa sheria za kufanya kazi kwenye hewa iliyopokelewa kutoka kituo cha msingi. Vifaa Ushauri HEKIMA-4610 ni vituo vya kawaida vya I/O, vilivyo na miingiliano mbalimbali ya pembejeo/towe za analogi na dijiti na miingiliano ya mfululizo ya RS-485/232.

Mteja anaweza kupeleka vituo vyao vya msingi vya LoRaWAN au kutumia mitandao iliyopo ya waendeshaji wengine

Mtandao wa umma wa LoRaWAN

Katika usanifu huu, vifaa vinaunganishwa kwenye mtandao wa umma wa waendeshaji wa tatu. Mteja anahitaji tu kununua vifaa vya mteja na kuingia makubaliano na mtoa huduma na kupokea funguo ili kufikia mtandao. Wakati huo huo, mteja anategemea kabisa chanjo ya operator.
Kumbuka kwamba mtandao wa umma wa LoRaWAN unaweza kuwa na vizuizi vikali kwa muda wa maongezi ambao kifaa kinaweza kuchukua, kwa hivyo kwa programu zinazohitaji ubadilishanaji wa data wa mara kwa mara, mitandao kama hiyo inaweza kuwa haifai.
Kabla ya kutuma data, kifaa huomba ruhusa ya kusambaza, na tu ikiwa kituo cha msingi kinajibu kwa uthibitisho, ubadilishanaji utafanyika.

Wakati wa kutumia mtandao wa wahusika wengine wa LoRaWAN, mteja hutumia miundombinu ya msingi ya kituo cha mtu mwingine na inategemea chanjo ya mtoa huduma na vizuizi vyake vya kuhamisha data.

Njia hii ni rahisi, kwa mfano, wakati wa kuchukua nafasi ya vifaa vya mteja katika maeneo ya mijini ambapo miundombinu muhimu tayari iko. Kwa mfano, kwa ajili ya kufunga sensorer katika majengo ya makazi na kwa kiasi kidogo cha data zinazopitishwa, kwa ajili ya kukusanya data kutoka mita za umeme au matumizi ya maji. Vifaa vile vinaweza kusambaza data mara moja kila baada ya siku chache.

Mtandao wa kibinafsi wa LoRaWAN

Wakati wa kusambaza mtandao wa kibinafsi, mteja hufunga vituo vya msingi kwa kujitegemea na mipango ya chanjo. Njia hii ni rahisi wakati unahitaji udhibiti kamili juu ya mtandao, au kwenye tovuti ambapo chanjo ya operator haipo.

Katika mtandao wa kibinafsi, mteja ana udhibiti kamili juu ya miundombinu

Katika usanifu huu, mteja hufanya uwekezaji wa wakati mmoja katika vifaa vya kupeleka vituo vya msingi na hategemei tena huduma na waendeshaji wa tatu. Chaguo hili linafaa kwa ajili ya kujenga mtandao kwenye maeneo ya mbali ya kilimo, vifaa vya uzalishaji, nk. Kuwa na mtandao wako mwenyewe hurahisisha kuongeza miundombinu iliyopo, kuongeza chanjo, idadi ya vifaa vya mteja na kiasi cha data inayotumwa.

Vituo vya I/O vya mteja HEKIMA-4610

Технические характеристики

• Matoleo ya bendi zote za kimataifa za masafa ya LoRaWAN
• Aina ya mawasiliano yenye msingi hadi 5km
• Moduli za upanuzi za unganisho vifaa vya pembeni
• Imejengwa ndani Betri ya 4000mAh
• Moduli ya GPS (Galileo/BeiDou/GLONASS)
• Ulinzi wa IP65
• Programu ya USB

Vifaa vya mfululizo HEKIMA-4610 ni vituo vya kawaida vya kuunganisha vifaa mbalimbali vya pembeni kwenye mtandao wa LoRaWAN. Kwa usaidizi wao, unaweza kukusanya data kutoka kwa vitambuzi vyovyote vya dijiti na analogi, kama vile vipima joto, hygrometers, barometers, accelerometers, n.k., na kudhibiti vifaa vingine kupitia violesura vya RS-232/485. Ina betri ya 4000mA iliyojengewa ndani, ambayo inaweza kufanya kazi kwa uhuru hadi miezi sita. Huunganishwa na paneli za jua ili kuchaji betri. Kipokeaji cha GPS kilichojengwa hukuruhusu kuamua kwa usahihi eneo la kifaa, ambacho hurahisisha uhasibu na usakinishaji: vifaa vinaweza kuwekwa bila kwanza kuingia kwenye hifadhidata, na baada ya usakinishaji huunganishwa kiatomati na kitu kulingana na kuratibu zilizopokelewa.

Upangaji na usanidi unafanywa kupitia kiolesura cha kawaida cha USB na hauhitaji watawala wa ziada na waandaaji wa programu, kwa hivyo inaweza kufanywa kwenye tovuti kwa kutumia kompyuta ndogo.

Moduli za kiolesura

Seti ya violesura vya kuunganisha vifaa vya nje kwa HEKIMA-4610, inatekelezwa kwa kutumia moduli za kiolesura ambazo zimeunganishwa kutoka chini. Kwa terminal moja HEKIMA-4610 moduli moja ya kiolesura inaweza kuunganishwa. Kulingana na kazi za mteja, hizi zinaweza kuwa pembejeo/matokeo ya dijiti au analogi, au miingiliano ya mfululizo. Anwani za kiolesura zinalindwa na kiunganishi kilichofungwa na muunganisho wa nyuzi za M12.

• HEKIMA-S614-A — Ingizo 4 za analogi na pembejeo 4 za dijiti
• WISE-S615-A - chaneli 6 za kipimajoto cha RTD (Kitambua joto cha Upinzani)
• WISE-S617-A - pembejeo 6 za kidijitali, miingiliano 2 ya RS-232/485

Sensor ya mfululizo wa Wzzard LRPv2

Sensorer za mfululizo wa BB Wzzard LRPv2 Hivi ni vifaa vya watumiaji wa LoRaWAN vilivyoundwa kwa ajili ya kukusanya data katika mazingira magumu na iliyoundwa kwa ajili ya usakinishaji wa haraka. Wana msingi wa sumaku na wanaweza kushikamana kwa usalama kwenye nyuso za chuma bila vifungo vya ziada, ambayo inakuwezesha kupeleka haraka mtandao wa vifaa vingi. Kiunganishi cha interface kilichofungwa, kilicho kando, kimeundwa kwa kuunganisha vifaa vya nje vya pembeni na sensorer.

Технические характеристики

• Uendeshaji katika safu zote za masafa LoRaWAN 868/915/923MHz
• Mlima wa sumaku kwenye uso wa chuma
• Violesura RS485 (Modbus), pembejeo 4 za analogi, matokeo 2 ya dijiti, pato 1 la dijiti
• Uunganisho uliofungwa wa kebo ya kiolesura
• Inaendeshwa na betri za lithiamu 2 AA, paneli za jua au usambazaji wa umeme wa 9~36V
• Kiwango cha ulinzi IP66
• Uendeshaji kwa joto -40 ~ 75°C

Vituo vya msingi vya LoRaWAN HEKIMA-6610

Advantech inatoa anuwai kamili ya vifaa vya kusambaza mtandao wa kibinafsi wa LoRaWAN. Mfululizo wa lango HEKIMA-6610 hutumika kuunganisha vifaa vya mteja, kama vile HEKIMA-4610 и Wzzard LRPv2, na kusambaza data kwa seva ya programu. Mstari huo unajumuisha miundo inayotumia muunganisho wa wakati mmoja wa vifaa 100 na 500 vya wanaofuatilia. Lango limeunganishwa kwenye Mtandao kupitia Ethernet; matoleo yaliyo na modem ya 4G iliyojengewa ndani pia yanapatikana. Inaauni itifaki za MQTT na Modbus kwa uhamishaji wa data kwa seva ya programu.

Технические характеристики

• Inaauni bendi zote za LoRaWAN
• Utoaji huduma kwa wakati mmoja wa vifaa 100 au 500 vya waliojisajili
• Muunganisho wa Ethaneti
• Hiari: modemu ya LTE iliyojengewa ndani
• Seva/mteja wa VPN iliyojengewa ndani

Hitimisho

Teknolojia ya LoRaWAN inastahili kuvutia tahadhari nyingi kati ya ufumbuzi wa viwanda, na leo inaweza kutatua kwa ufanisi matatizo mengi ya biashara. Lakini kwa wateja wengi, LoRaWAN bado inabakia kuwa teknolojia inayojulikana kidogo na isiyoeleweka. Tunaamini kwamba katika siku za usoni itakuwa imeenea kama mitandao ya kawaida ya simu za mkononi, ambayo itawawezesha wateja wetu kutekeleza kwa urahisi masuluhisho ya Mtandao ya Mambo yanayojitegemea.

Chanzo: mapenzi.com