LoRaWAN, Nesnelerin İnterneti çözümleri alanında hızla popülerlik kazanan bir teknolojidir. Aynı zamanda, birçok müşteri için üzerinde çok az çalışılmış ve egzotik kalıyor, bu yüzden etrafında birçok efsane ve yanlış anlama var. 2018 yılında Rusya, LoRaWAN frekanslarının kullanımına ilişkin mevzuatta, bu teknolojinin lisanssız kullanılma olanaklarını genişleten değişiklikler kabul etti. Gerçek iş sorunlarını çözmek için bu teknolojiyi kullanmaya başlamanın en iyi zamanının şu an olduğuna inanıyoruz.
Bu yazıda LoRaWAN'ın temel prensiplerine, kendi ağınızı kurma seçeneklerine ve üçüncü taraf sağlayıcıları kullanma seçeneklerine bakacağız ve ayrıca LoRaWAN'ı destekleyen ürünlerimizden bahsedeceğiz.
LoRaWAN Nedir?
LoRaWAN, uzun mesafelerde çalışan düşük güçlü, düşük güçlü cihazlar için fiziksel ve ağ veri aktarım katmanlarını tanımlayan bir protokol setidir. LoRa kısaltması Uzun Menzil yani uzun veri iletim mesafeleri anlamına gelir ve WAN (Geniş Alan Ağı), protokolün aynı zamanda ağ katmanını da tanımladığı anlamına gelir.
Tanınmış GSM/3G/LTE/WiFi kablosuz iletişim standartlarının aksine, LoRaWAN başlangıçta çok sayıda düşük güçlü abone cihazına aynı anda hizmet verecek şekilde tasarlandı. Bu nedenle asıl vurgu, parazite karşı bağışıklık, enerji verimliliği ve menzildir. Aynı zamanda maksimum veri aktarım hızları saniyede yalnızca birkaç kilobit ile sınırlıdır.
Bir hücresel ağ gibi LoRaWAN'ın da abone cihazları ve baz istasyonları vardır. Abone cihazı ile baz istasyonu arasındaki iletişim aralığı 10 km'ye ulaşabilir. Bu durumda, abone cihazları genellikle bir pille kendi kendine güç sağlar ve çoğu zaman enerji tasarrufu modundadır, ara sıra sunucuyla kısa süreli veri alışverişi için uyanır. Örneğin su sayaçları birkaç günde bir uyanıp tüketilen su hacminin güncel değerini sunucuya iletebilir ve geri kalan süre boyunca uyku modunda kalabilir. Bu yaklaşım, pilleri değiştirmeye gerek kalmadan birkaç yıla kadar çalışan cihazların elde edilmesini mümkün kılar. LoRaWAN cihazlarının görevi, baz istasyonundan gerekli verileri olabildiğince hızlı bir şekilde iletmek/almak ve yayın dalgalarını diğer cihazlar için serbest bırakmaktır, böylece ağın yayında geçirilen süre konusunda katı kuralları vardır. Cihazlar verileri ancak baz istasyonundan onay aldıktan sonra iletir; bu, sunucu tarafındaki yayın dalgaları üzerindeki yükü kontrol etmenize ve veri alışverişi oturumlarını zaman içinde eşit şekilde dağıtmanıza olanak tanır.
LoRa standardı, Avrupa'da 433 MHz, 868 MHz, Avustralya/Amerika'da 915 MHz ve Asya'da 923 MHz frekans aralıklarındaki fiziksel katmanı, sinyal modülasyonunu açıklar. Rusya'da LoRaWAN 868 MHz bandını kullanıyor.
LoRaWAN nasıl çalışır?
LoRaWAN lisanssız bir aralıkta çalıştığı için kendi ağının baz istasyonlarıyla dağıtımını büyük ölçüde basitleştirir, bu durumda telekom operatörlerine bağımlı olmaya gerek kalmaz. Kendi ağınızı kurmanın yanı sıra mevcut operatörlerin ağlarını da kullanabilirsiniz. LoRaWAN sağlayıcıları zaten tüm dünyada mevcut ve yakın zamanda Rusya'da da görünmeye başladı, örneğin operatör birçok şehirdeki LoRaWAN ağınıza.
Rusya'da LoRaWAN genellikle 866-869 MHz aralığında çalışır, bir abone cihazının kapladığı maksimum kanal genişliği 125 kHz'dir. Habra kullanıcısı Ruslan tarafından kaydedilen bir spektrogramda LoRaWAN protokolü aracılığıyla veri alışverişi böyle görünüyor Nadyrshin, SDR'nin yardımıyla.
Rusya'da 2018'den bu yana, 868 MHz frekanslarının kullanımına ilişkin kısıtlamaları önemli ölçüde azaltan yasa değişiklikleri kabul edildi. Rusya'da LoRaWAN frekanslarını düzenleyen yeni yasal normlar hakkında detaylı bilgi edinebilirsiniz .
Baz istasyonu — LoRaWAN standartlarının terminolojisinde ağ geçidi veya hub olarak adlandırılır. Amaç açısından bu cihaz, geleneksel mobil hücresel ağların baz istasyonlarına benzer: uç cihazlar ona bağlanır ve veri iletimi için kanalları, gücü ve zaman dilimlerini seçmek için talimatlarını takip eder. Baz istasyonları, bir bütün olarak tüm ağın durumuna erişimi olan, frekans planlaması vb. ile ilgilenen merkezi bir yazılım sunucusuna bağlanır.
Tipik olarak LoRaWAN baz istasyonları sabit güce bağlanır ve istikrarlı İnternet erişimine sahiptir. Advantech, LoRaWAN serisi baz istasyonlarının çeşitli modellerini sunmaktadır 100 ve 500 aboneli cihaz kapasiteli, Ethernet ve LTE üzerinden internete bağlanabilme özelliğine sahip.
Abone cihazı - genellikle kendi kendine çalışan, düşük güçlü bir istemci cihazı. Çoğu zaman uyku enerji tasarrufu modundadır. Veri iletmek/almak için uzak uygulama sunucusuyla etkileşime girer. Kimlik doğrulama için şifreleme anahtarlarını baz istasyonunda ve uygulama sunucusunda saklar. Birkaç baz istasyonunun kapsama alanı içinde olabilir. Baz istasyonundan alınan hava üzerinde çalışma kurallarına kesinlikle uyar. Cihazlar Advantech çeşitli analog ve dijital giriş/çıkış arayüzlerine ve RS-485/232 seri arayüzlere sahip modüler G/Ç terminalleridir.
Müşteri kendi LoRaWAN baz istasyonlarını dağıtabilir veya üçüncü taraf operatörlerin mevcut ağlarını kullanabilir
Genel LoRaWAN ağı
Bu mimaride cihazlar üçüncü taraf bir operatörün genel ağına bağlanır. Müşterinin yalnızca abone cihazları satın alması, sağlayıcıyla bir anlaşma yapması ve ağa erişim için anahtarları alması gerekir. Aynı zamanda müşteri tamamen operatörün kapsama alanına bağımlıdır.
Halka açık bir LoRaWAN ağının, bir cihazın kaplayabileceği yayın süresi konusunda katı kısıtlamalara sahip olabileceğini, dolayısıyla daha sık veri alışverişi gerektiren uygulamalar için bu tür ağların uygun olmayabileceğini unutmayın.
Verileri göndermeden önce cihaz, iletim izni ister ve yalnızca baz istasyonunun onayla yanıt vermesi durumunda değişim gerçekleşir.
Üçüncü taraf bir LoRaWAN ağı kullanırken, istemci başka birinin baz istasyonu altyapısını kullanır ve sağlayıcının kapsama alanına ve veri aktarım kısıtlamalarına bağlıdır
Bu yaklaşım, örneğin gerekli altyapının halihazırda mevcut olduğu kentsel alanlarda abone cihazlarının değiştirilmesi sırasında kullanışlıdır. Örneğin, konut binalarına sensörler kurmak ve az miktarda iletilen veriyle, elektrik sayaçlarından veya su tüketiminden veri toplamak için. Bu tür cihazlar birkaç günde bir veri aktarabilmektedir.
Özel LoRaWAN ağı
Özel bir ağ dağıtılırken müşteri bağımsız olarak baz istasyonlarını kurar ve kapsama alanını planlar. Bu yaklaşım, ağ üzerinde tam kontrole ihtiyaç duyduğunuzda veya operatör kapsama alanının bulunmadığı yerlerde kullanışlıdır.
Özel bir ağda müşteri altyapı üzerinde tam kontrole sahiptir
Bu mimaride müşteri, baz istasyonlarının kurulumuna yönelik ekipmana tek seferlik bir yatırım yapar ve artık hizmetlere ve üçüncü taraf operatörlere bağımlı kalmaz. Bu seçenek uzak tarım sahalarında, üretim tesislerinde vb. bir ağ oluşturmak için uygundur. Kendi ağınıza sahip olmak, mevcut altyapıyı ölçeklendirmeyi, kapsama alanını, abone cihaz sayısını ve iletilen veri hacmini artırmayı kolaylaştırır.
Abone G/Ç terminalleri
Технические характеристики
- Tüm küresel LoRaWAN frekans bantlarına yönelik sürümler
- Baz istasyonuyla iletişim aralığı ila 5km
- Bağlantı için genişletme modülleri çevresel aygıtlar
- gömme 4000mAh pil
- GPS modülü (Galileo/BeiDou/GLONASS)
- Koruma IP65
- USB programlama
Seri cihazlar çeşitli çevresel aygıtları LoRaWAN ağına bağlamak için modüler terminallerdir. Onların yardımıyla termometreler, higrometreler, barometreler, ivmeölçerler vb. gibi herhangi bir dijital ve analog sensörden veri toplayabilir ve diğer cihazları RS-232/485 arayüzleri aracılığıyla kontrol edebilirsiniz. Altı aya kadar bağımsız olarak çalışabilen dahili 4000mA pile sahiptir. Pili şarj etmek için güneş panelleriyle entegre olur. Yerleşik GPS alıcısı, cihazın konumunu doğru bir şekilde belirlemenize olanak tanır, bu da muhasebe ve kurulumu kolaylaştırır: cihazlar, önce veritabanına girmeden monte edilebilir ve kurulumdan sonra, alınan koordinatlara göre otomatik olarak nesneye bağlanırlar.
Programlama ve konfigürasyon, normal bir USB arayüzü aracılığıyla gerçekleştirilir ve ek kontrolörler ve programlayıcılar gerektirmez; dolayısıyla, bir dizüstü bilgisayar kullanılarak sahada yapılabilir.
Arayüz modülleri
Harici cihazları bağlamak için bir dizi arayüz , alttan bağlanan arayüz modülleri kullanılarak uygulanır. Bir terminale bir arayüz modülü bağlanabilir. Müşterinin görevine bağlı olarak bunlar dijital veya analog giriş/çıkışlar ya da seri arayüzler olabilir. Arayüz kontakları, M12 dişli bağlantısı olan sızdırmaz bir konnektörle korunur.
- — 4 analog giriş ve 4 dijital giriş
- WISE-S615-A - RTD (Direnç Sıcaklık Dedektörü) termometresi için 6 kanal
- WISE-S617-A - 6 dijital giriş, 2 RS-232/485 seri arayüz
Wzzard LRPv2 serisi sensör
BB serisi sensörler Zorlu ortamlarda veri toplamak ve hızlı kurulum için tasarlanmış LoRaWAN abone cihazlarıdır. Manyetik bir tabana sahiptirler ve ek bağlantı elemanları olmadan metal yüzeylere güvenli bir şekilde takılabilirler, bu da birçok cihazdan oluşan bir ağı hızlı bir şekilde dağıtmanıza olanak tanır. Yan tarafta bulunan yalıtılmış arayüz konektörü, harici çevresel aygıtları ve sensörleri bağlamak için tasarlanmıştır.
Технические характеристики
- Tüm frekans aralıklarında çalışma LoRaWAN 868/915/923MHz
- Metal yüzeye manyetik montaj
- Arayüzler RS485 (Modbus), 4 analog giriş, 2 dijital çıkış, 1 dijital çıkış
- Arayüz kablosunun kapalı bağlantısı
- 2 adet AA lityum pil, güneş panelleri veya 9~36V güç kaynağı ile çalışır
- Koruma sınıfı IP66
- -40 ~ 75°C sıcaklıklarda çalışma
LoRaWAN baz istasyonları
Advantech, özel bir LoRaWAN ağının dağıtımı için eksiksiz bir cihaz yelpazesi sunar. Ağ geçitleri serisi gibi abone cihazlarını bağlamak için kullanılır. и ve verinin uygulama sunucusuna iletilmesi. Hat, 100 ve 500 aboneli cihazların eş zamanlı bağlantısını destekleyen modelleri içermektedir. Ağ geçidi internete Ethernet üzerinden bağlanır; yerleşik 4G modeme sahip versiyonlar da mevcuttur. Uygulama sunucusuna veri aktarımı için MQTT ve Modbus protokollerini destekler.
Технические характеристики
- Tüm LoRaWAN bantlarını destekler
- 100 veya 500 aboneli cihazın eş zamanlı servisi
- Ethernet bağlantısı
- İsteğe bağlı: yerleşik LTE modem
- Yerleşik VPN sunucusu/istemcisi
Sonuç
LoRaWAN teknolojisi, endüstriyel çözümler arasında haklı olarak büyük ilgi görüyor ve bugün birçok iş sorununu etkili bir şekilde çözebiliyor. Ancak çoğu müşteri için LoRaWAN hâlâ az bilinen ve anlaşılmaz bir teknoloji olmaya devam ediyor. Yakın gelecekte klasik hücresel ağlar kadar yaygınlaşacağına ve müşterilerimizin otonom Nesnelerin İnterneti çözümlerini daha kolay uygulayabilmelerine olanak sağlayacağına inanıyoruz.
Kaynak: habr.com