Tento článek vám řekne, co je technologie LoRa a aplikace LoRaWAN. LoRa je typ standardu bezdrátové sítě LAN s nízkou spotřebou. Čím nižší je rychlost, tím delší je přenosová vzdálenost. Nízká spotřeba energie je obvykle náročná na překonání vzdálenosti, protože průměrná spotřeba energie na vzdálenost je vysoká. Nejvýznamnější charakteristikou je, že LoRaWAN se při stejné spotřebě energie jako ostatní bezdrátové šíří dále; si uvědomuje jednotu nízké spotřeby energie a dlouhé vzdálenosti a přenosová rychlost je obvykle několik stovek až několik Kbps.
1. Co je LoRa?
LoRa je technika bezdrátového kódování na fyzické vrstvě používaná k vytvoření komunikačních spojení na dlouhé vzdálenosti. Je členem CCS (technologie lineární modulace s rozprostřeným spektrem) rodiny a pracuje v pásmu pod 1 GHz. LoRa poskytuje výhody robustní ochrany proti rušení a výrazně zlepšuje komunikační vzdálenost ve srovnání s konvenčními FSK a jinými technikami při zachování nízké spotřeby energie. Dále, difúzní faktory regulované LoRa jsou prakticky ortogonální. To znamená, že signály souběžně vysílané do stejného frekvenčního pásma a modulované pomocí různých faktorů šíření se navzájem nesrážejí.. Namísto, znaky z různých parametrů šíření jsou o něco více než šum pozadí.
Modulace s rozprostřeným spektrem, někdy nazývaná modulace Chirp, je základem technologie LoRa, která je výhradním duševním vlastnictvím společnosti Semtech. Tento druh technologie, známé jako rozprostřené spektrum, obchoduje citlivost za šířku pásma. Wi-Fi a ZigBee používat technologii rozprostřeného spektra a další systémy; nicméně, Modulace LoRa se vyznačuje dosažením limitu Shannonova teorému a maximálním zvýšením citlivosti. Při stejné přenosové rychlosti, Technologie LoRa je o 8–12 dBm citlivější než konvenční technologie FSK.
2. Co je LoRaWAN?
Jedná se o otevřený standard, který vytváří řízení přístupu k médiím (MAC) na vrstvě datového spojení a komunikační protokoly založené na čipech LoRa pro Technologie LPWAN. Správu tohoto protokolu má na starosti LoRa Consortium.
LoRaWAN brána přenáší zprávy obsahující LoRa modulovaná RF data z koncového zařízení na server sítě LoRaWAN.
Vztah mezi koncovými zařízeními a bránami není individuální. Všechny brány jsou schopny přijímat uplinkové pakety koncového zařízení. Na druhou stranu, několik bran ve stejné oblasti může obsluhovat stejné koncové zařízení.
K propojení brány LoRaWAN se síťovým serverem lze použít Wi-Fi nebo síťové kabely.
Jediná funkce brány LoRaWAN, který běží pouze na fyzické vrstvě, je přenášet LoRa RF pakety. Po přijetí signálu LoRa provede kalibraci fyzické vrstvy. Pokud přesné, bude přenášet konkrétní data (časové razítko, RSSI, SNR, atd.) přes uplink na síťový server. Síťový server okamžitě předá požadavek na přenos pro downlink.
3. Co jsou aplikace LoRaWAN
Vraťme se k naší skutečné situaci, který je založen na charakteristikách LoRa, uvádíme pět možností aplikace LoRa následovně:
- Sledování polohy farmy a zvířat: Úkoly, jako je sledování a správa zavlažovacího zařízení, nejlépe zvládají vlastní sítě LoRa, protože většina těchto aplikací se nachází ve vzdálených nebo venkovských lokalitách se slabým pokrytím mobilní sítě a vysokou hustotou sítí. IoT zařízení.
- Postupy získávání a obnovy ropy: Tato oblast je v podstatě neobydlená, daleko, a bez lidí, a není tam žádné pokrytí mobilní sítí, zejména v oblastech s bezpečnostními požadavky, jako jsou uhelné doly. Lora podmínky snadno splňuje.
- Monitorování lesních požárů: Protože základnové stanice mobilní sítě musí být instalovány v řídce obydlených oblastech, jejich nastavení je nákladné a potřebují přístupovou síť z optických vláken. V porovnání, Sítě LoRa jsou levné na nastavení, mají rozsáhlé pokrytí, a jsou snadno implementovatelné.
- Dohled nad životním prostředím: Existuje několik typů míst pro monitorování životního prostředí. Některé jsou pro pohodlí, zatímco ostatní jsou na řekách, útesy, a hory. Vzhledem ke specifické distribuci těchto senzorů monitorování prostředí, použití sítě LoRa bude praktičtější.
2. Přísné požadavky na výkon a rozsah aplikace
- Vodoměry a plynoměry: Ty mají obvykle provozní životnost 8 na 10 let. Vodoměry, například, mají baterii, kterou je nutné po celou dobu její životnosti měnit a přitom spotřebovávat velmi málo energie. LoRa je tedy ideální pro tuto aplikační situaci.
- Parkovací senzor/zámek: Když je geomagnetický senzor instalován po zasypání země, výměna baterie senzoru může být náročná. Poté, co je špína pohřbena, výměna baterie je nákladná a vyžaduje hodně energie. Dnes, Technologie LoRa využívá většina parkovacích senzorů.
- Řízení přístupu, detekce kouře, a sledování odpadků: Tyto aplikace vyžadují světelné senzory a malé baterie, ale protože baterie musí vydržet dva až tři roky, než je potřeba vyměnit, a protože tato aplikace vyžaduje delší provozní vzdálenost, Technologie LoRa je vhodná.
- Chytré oblečení: Technologie LoRa je nejlepší volbou, protože chytré opotřebení vyžaduje značnou spotřebu energie, zejména pro specifické venkovní vzdálené aplikace.
3. Soukromé a obchodní sítě
- Průmyslové řízení a monitorování výrobní linky: Pravidelní spotřebitelé kladou velký důraz na řízení výroby a řízení výrobních dat, většina z nich bude využívat IoT na soukromé nebo podnikové úrovni. Inteligentní průmyslové aplikace významně těží z flexibilního nasazení LoRa a robustních vlastností proti rušení (Charakteristiky vysokofrekvenčního rušení výrobních linek).
- Správa parků a nemovitostí: Mnoho komerčních nemovitostí a rezidenčních komunit zlepšilo své interní služby správy a vybavení, a chtějí mít privátní síť, kterou mohou ovládat. Několik předních čínských realitních společností již využívá sítě pokrytí LoRa k provádění přesné kontroly svých komerčních a rezidenčních nemovitostí.
4. Co můžete dělat se sítí LoRa?
V předchozích třech letech, aspoň jeden IoT-útok na základně viděl téměř 20% podniků. v 2021, celkové náklady na zabezpečení IoT budou $3.1 miliarda.
Nízkoenergetický širokoúhlý síťový protokol nazvaný LoRaWAN je vytvořen k bezdrátovému propojení „věcí“ napájených z baterie v místním prostředí., národní, nebo mezinárodní sítě k internetu. Zabezpečení je klíčovou součástí síťové technologie LoRaWAN. Například, jeho základní autentizační a bezpečnostní struktura vychází z přílohy B[IEEE802154] implementace šifrovací techniky AES128 IEEE802.15.4/2006. Ve srovnání s řešeními s jedním klíčem, LoRaWAN je bezpečnější, protože používá samostatné klíče pro šifrování a ověřování uživatelských dat a udržování integrity sítě.
Sledování globálního dodavatelského řetězce
Mnoho společností s mezinárodními trhy spoléhá na vozové parky, včetně nákladních aut, automobilů, lodí, a letadla. Podniky mohou získat data, která potřebují k tomu, aby učinily rozumná rozhodnutí, která šetří náklady, pomocí monitorování vozového parku IoT. Plánování trasy, geo-sledování vozidel, a prediktivní aktualizace údržby z vestavěných senzorů mohou pomoci s efektivním řízením paliva tím, že umožňují plánovanou údržbu a minimalizují prostoje. Díky nízké spotřebě energie a dlouhé výdrži baterie, vestavěné senzory lze nainstalovat do celého vozového parku za méně než jeden den a snadno se udržují.
Chytré zemědělství
Pouze 3% vody na Zemi lze získat jako sladkou vodu, a zemědělství 70% toho. IoT řešení jsou nezbytné k tomu, aby zemědělcům poskytly znalosti, které potřebují k rozhodnutí, jak efektivně využít zdroje, které mají k dispozici. Zemědělci mohou snížit riziko úmrtnosti plodin v důsledku nadměrného zavlažování nebo sucha pomocí nasazení na bázi LoRa s chytré zavlažování.
Chytrý domov
Vlastník musí sledovat několik podrobností – teplotu, osvětlení, použití vody, atd. technologie IoT může usnadnit správu utilit ve věku konektivity, aby byly snadno dostupné vlastníkům bez ohledu na to, kde v síti se nacházejí. Mezi aplikace pro chytré domy, které využívají LoRa, patří termostaty, postřikovače, dveře, zámky, a elektrické zásuvky. Termostaty na bázi LoRa mohou kontrolovat teplotu v domácnosti a podle potřeby ji upravovat během dne, stejně jako to umí chytré ledničky. Aplikace pro inteligentní zavlažování mohou sledovat, kdy a jak dlouho by měly být zavlažovací systémy zapnuté. Prostřednictvím těchto programů je majitelům domů a správcům nemovitostí k dispozici kapacita pro správu četných veřejných služeb a úsporu energie, které jsou všechny snadno dostupné z mobilních zařízení.
