LoRaWAN 是一项在物联网解决方案领域迅速普及的技术。 与此同时，对于许多客户来说，它仍然很少被研究并且充满异国情调，这就是为什么围绕它有许多神话和误解。 2018年，俄罗斯通过了LoRaWAN频率使用立法修正案，扩大了未经许可使用该技术的可能性。 我们相信现在是开始使用这项技术解决实际业务问题的最佳时机。
在本文中，我们将了解 LoRaWAN 的基本原理、构建自己的网络和使用第三方提供商的选项，并讨论我们支持 LoRaWAN 的产品。
什么是LoRaWAN
LoRaWAN 是一组协议，为长距离运行的低功耗、低功耗设备定义物理和网络数据传输层。 缩写LoRa的意思是Long Range，即长数据传输距离，WAN（Wide Area Network）的意思是该协议还描述了网络层。
与众所周知的 GSM/3G/LTE/WiFi 无线通信标准不同，LoRaWAN 最初设计用于同时服务大量低功耗用户设备。 因此，主要强调的是抗干扰性、能效和范围。 同时，最大数据传输速率仅限于每秒几千位。
与蜂窝网络一样，LoRaWAN 也有用户设备和基站。 用户设备与基站之间的通信范围可达10公里。 在这种情况下，订户设备通常由电池自供电，并且大部分时间处于节能模式，偶尔唤醒以与服务器进行短期数据交换。 例如，水表可以每隔几天唤醒一次，并将当前消耗的水量值发送到服务器，并在其余时间保持睡眠模式。 这种方法使得设备可以运行长达数年而无需更换电池。 LoRaWAN设备的任务是尽快从基站发送/接收必要的数据，并为其他设备释放无线电波，因此网络对无线电波占用的时间有严格的规定。 设备仅在收到基站的确认后才传输数据，这使您可以控制服务器端电波的负载并随着时间的推移均匀分布数据交换会话。
LoRa 标准描述了物理层、信号调制频率范围为 433 MHz、欧洲 868 MHz、澳大利亚/美国 915 MHz 和亚洲 923 MHz。 在俄罗斯，LoRaWAN 使用 868 MHz 频段。
LoRaWAN 的工作原理
由于LoRaWAN在非授权范围内运行，因此大大简化了自有基站网络的部署，在这种情况下无需依赖电信运营商。 除了部署自己的网络外，您还可以使用现有运营商的网络。 LoRaWAN 提供商已遍布世界各地，最近开始出现在俄罗斯，例如运营商 到许多城市的 LoRaWAN 网络。
在俄罗斯，LoRaWAN通常工作在866-869 MHz范围内，一台用户设备占用的最大信道宽度为125 kHz。 这就是 Habra 用户 Ruslan 记录的频谱图上通过 LoRaWAN 协议进行的数据交换的样子 纳德尔辛在特别提款权的帮助下。
在俄罗斯，自 2018 年以来，通过了法律修正案，大幅减少了对 868 MHz 频率使用的限制。 您可以详细阅读俄罗斯监管 LoRaWAN 频率的新立法规范 .
基站 — 在 LoRaWAN 标准术语中称为网关或集线器。 就用途而言，该设备类似于传统移动蜂窝网络的基站：终端设备与其连接并遵循其指令来选择数据传输的信道、功率和时隙。 基站连接到集中式软件服务器，该服务器可以访问整个网络的整体状态，处理频率规划等。
通常，LoRaWAN 基站连接到固定电源并具有稳定的互联网接入。 研华提供多种型号的 LoRaWAN 系列基站 可容纳 100 和 500 个用户设备，并能够通过以太网和 LTE 连接到互联网。
用户设备 - 低功耗客户端设备，通常是自供电的。 大多数时候它处于睡眠节能模式。 与远程应用程序服务器交互以传输/接收数据。 存储用于在基站和应用服务器进行身份验证的加密密钥。 可能在几个基站的覆盖范围内。 严格遵守从基站接收到的空气的工作规则。 设备 研华 是模块化I/O终端，具有各种模拟和数字输入/输出接口以及RS-485/232串行接口。
客户可以部署自己的LoRaWAN基站或使用第三方运营商的现有网络
公共 LoRaWAN 网络
在该架构中，设备连接到第三方运营商的公共网络。 客户只需购买订户设备并与提供商签订协议并接收访问网络的密钥。 同时，客户完全依赖于运营商的覆盖范围。
请记住，公共 LoRaWAN 网络可能对设备可以占用的通话时间有严格的限制，因此对于需要更频繁数据交换的应用程序，此类网络可能不适合。
在发送数据之前，设备会请求传输许可，只有基站回复确认后，才会发生交换。
当使用第三方 LoRaWAN 网络时，客户端使用其他人的基站基础设施，并取决于提供商的覆盖范围及其数据传输限制
例如，当在已经存在必要基础设施的城市地区更换用户设备时，这种方法很方便。 例如，用于在住宅楼中安装传感器并传输少量数据，用于收集电表或用水量的数据。 此类设备可以每隔几天传输一次数据。
私有 LoRaWAN 网络
客户在部署专网时，自行安装基站并规划覆盖范围。 当您需要完全控制网络或在运营商覆盖范围不存在的站点时，此方法非常方便。
在专用网络中，客户可以完全控制基础设施
在该架构中，客户对部署基站的设备进行一次性投资，不再依赖于服务和第三方运营商。 该选项适用于在偏远农业站点、生产设施等处构建网络。 拥有自己的网络可以更轻松地扩展现有基础设施、增加覆盖范围、用户设备数量和传输数据量。
用户 I/O 终端
Техническиехарактеристики
- 适用于全球所有 LoRaWAN 频段的版本
- 与底座通讯范围 高达5km
- 用于连接的扩展模块 外围设备
- 内建的 4000mAh电池
- GPS模块 （伽利略/北斗/格洛纳斯）
- 防护等级 IP65
- USB编程
系列设备 是用于将各种外围设备连接到 LoRaWAN 网络的模块化终端。 在它们的帮助下，您可以从任何数字和模拟传感器（例如温度计、湿度计、气压计、加速度计等）收集数据，并通过 RS-232/485 接口控制其他设备。 它内置4000mA电池，可自主运行长达六个月。 与太阳能电池板集成为电池充电。 内置 GPS 接收器可让您准确确定设备的位置，从而简化核算和安装：无需先输入数据库即可安装设备，安装后根据接收到的坐标自动链接到对象。
编程和配置通过常规USB接口进行，不需要额外的控制器和编程器，因此可以使用笔记本电脑在现场完成。
接口模块
一组用于连接外部设备的接口 ，是使用从下面连接的接口模块来实现的。 至一台终端 可连接12个接口模块。 根据客户的任务，这些可以是数字或模拟输入/输出，或串行接口。 接口触点由带有 MXNUMX 螺纹连接的密封连接器保护。
- — 4 个模拟输入和 4 个数字输入
- WISE-S615-A - 6 通道 RTD（电阻温度检测器）温度计
- WISE-S617-A - 6 个数字输入，2 个 RS-232/485 串行接口
Wzzard LRPv2 系列传感器
BB系列传感器 这些 LoRaWAN 用户设备专为恶劣环境中的数据收集而设计，并且可快速安装。 它们具有磁性底座，无需额外的紧固件即可牢固地固定在金属表面上，从而使您可以快速部署由许多设备组成的网络。 位于侧面的密封接口连接器设计用于连接外部外围设备和传感器。
Техническиехарактеристики
- 在所有频率范围内运行 LoRaWAN 868/915/923MHz
- 磁性安装在金属表面
- 接口 RS485 (Modbus)、4 个模拟输入、2 个数字输出、1 个数字输出
- 接口电缆的密封连接
- 由2节AA锂电池、太阳能电池板或9~36V电源供电
- 防护等级IP66
- 工作温度-40 ~ 75°C
LoRaWAN 基站
研华提供用于部署专用 LoRaWAN 网络的全系列设备。 网关系列 用于连接订阅者设备，例如 и ，并将数据传输至应用服务器。 该系列包括支持同时连接 100 和 500 个订户设备的型号。 该网关通过以太网连接到互联网；还提供内置 4G 调制解调器的版本。 支持MQTT和Modbus协议将数据传输到应用服务器。
Техническиехарактеристики
- 支持所有 LoRaWAN 频段
- 同时为 100 或 500 个订户设备提供服务
- 以太网连接
- 可选：内置 LTE 调制解调器
- 内置 VPN 服务器/客户端
结论
LoRaWAN技术当之无愧地在工业解决方案中引起了广泛关注，如今它可以有效解决许多业务问题。 但对于大多数客户来说，LoRaWAN 仍然是一项鲜为人知且难以理解的技术。 我们相信，在不久的将来，它将像经典蜂窝网络一样广泛普及，这将使我们的客户能够更轻松地实施自主物联网解决方案。
来源： habr.com