Αυτό το άρθρο θα σας πει τι είναι η τεχνολογία LoRa και οι εφαρμογές LoRaWAN. LoRa είναι ένας τύπος προτύπου ασύρματου LAN χαμηλής κατανάλωσης. Όσο χαμηλότερη είναι η ταχύτητα, τόσο μεγαλύτερη είναι η απόσταση μετάδοσης. Η χαμηλή κατανάλωση ενέργειας είναι συνήθως δύσκολη για την κάλυψη μιας απόστασης, καθώς η μέση κατανάλωση ισχύος από απόσταση είναι υψηλή. Το πιο σημαντικό χαρακτηριστικό είναι ότι το LoRaWAN, υπό την προϋπόθεση της ίδιας κατανάλωσης ενέργειας με άλλα ασύρματα, εξαπλώνεται μακρύτερα; αντιλαμβάνεται ότι η ενότητα της χαμηλής κατανάλωσης ενέργειας και των μεγάλων αποστάσεων και ο ρυθμός μετάδοσης είναι συνήθως μερικές εκατοντάδες έως μερικά Kbps.
1. Τι είναι το LoRa?
LoRa είναι μια τεχνική ασύρματης κωδικοποίησης φυσικού επιπέδου που χρησιμοποιείται για τη δημιουργία συνδέσεων επικοινωνίας μεγάλων αποστάσεων. Είναι μέλος του CCS (τεχνολογία ευρέος φάσματος γραμμικής διαμόρφωσης) οικογένεια και λειτουργεί στη ζώνη κάτω του 1 GHz. Το LoRa παρέχει τα πλεονεκτήματα της ισχυρής κατά των παρεμβολών και βελτιώνει σημαντικά την απόσταση επικοινωνίας σε σύγκριση με τα συμβατικά FSK και άλλες τεχνικές, διατηρώντας παράλληλα χαμηλή κατανάλωση ενέργειας. Επί πλέον, οι παράγοντες διάχυσης που ρυθμίζονται από το LoRa είναι ουσιαστικά ορθογώνιοι. Αυτό σημαίνει ότι τα σήματα που αποστέλλονται ταυτόχρονα στην ίδια ζώνη συχνοτήτων και διαμορφώνονται χρησιμοποιώντας διάφορους παράγοντες διάδοσης δεν συγκρούονται μεταξύ τους. αντι αυτου, τα σημάδια από διαφορετικές παραμέτρους διάδοσης είναι κάτι περισσότερο από θόρυβο φόντου.
Διαμόρφωση φάσματος διασποράς, μερικές φορές ονομάζεται διαμόρφωση Chirp, είναι η βάση για την τεχνολογία LoRa, η οποία αποτελεί πνευματική ιδιοκτησία αποκλειστικά της Semtech. Αυτού του είδους η τεχνολογία, γνωστό ως φάσμα διασποράς, ανταλλάσσει την ευαισθησία για το εύρος ζώνης. Wi-Fi και ZigBee χρησιμοποιούν τεχνολογία εξάπλωσης φάσματος και άλλα συστήματα; ωστόσο, Η διαμόρφωση LoRa διακρίνεται με την επίτευξη του ορίου του θεωρήματος Shannon και της μέγιστης ευαισθησίας ενίσχυσης. Με τον ίδιο ρυθμό μετάδοσης, Η τεχνολογία LoRa είναι 8–12 dBm πιο ευαίσθητη από τη συμβατική τεχνολογία FSK.
2. Τι είναι το LoRaWAN?
Αυτό είναι ένα ανοιχτό πρότυπο που δημιουργεί έλεγχο πρόσβασης πολυμέσων (ΜΑΚ) στο επίπεδο σύνδεσης δεδομένων και πρωτόκολλα επικοινωνίας που βασίζονται σε τσιπ LoRa για Τεχνολογία LPWAN. Η Κοινοπραξία LoRa είναι υπεύθυνη για τη διατήρηση αυτού του πρωτοκόλλου.
Η πύλη LoRaWAN μεταφέρει μηνύματα που περιέχουν δεδομένα RF διαμορφωμένα με LoRa από την τελική συσκευή στον διακομιστή δικτύου LoRaWAN.
Η σχέση μεταξύ τερματικών συσκευών και πυλών δεν είναι ένα προς ένα. Όλες οι πύλες είναι σε θέση να λαμβάνουν τα πακέτα ανερχόμενης ζεύξης της τερματικής συσκευής. Αφ 'ετέρου, πολλές πύλες στην ίδια περιοχή μπορεί να εξυπηρετούν την ίδια τερματική συσκευή.
Μπορούν να χρησιμοποιηθούν καλώδια Wi-Fi ή δικτύου για τη σύνδεση της πύλης LoRaWAN με τον διακομιστή δικτύου.
Η μόνη λειτουργία της πύλης LoRaWAN, που εκτελείται μόνο στο φυσικό επίπεδο, είναι η αναμετάδοση πακέτων LoRa RF. Θα πραγματοποιήσει βαθμονόμηση φυσικού στρώματος μετά τη λήψη του σήματος LoRa. Εάν είναι ακριβές, θα μεταδώσει συγκεκριμένα δεδομένα (χρονική σήμανση, RSSI, SNR, και τα λοιπά.) μέσω της ανοδικής σύνδεσης στον διακομιστή δικτύου. Ο διακομιστής δικτύου διαβιβάζει αμέσως το αίτημα μετάδοσης για την κατερχόμενη ζεύξη.
3. Τι είναι οι εφαρμογές LoRaWAN
Επιστρέφοντας στην πραγματική μας κατάσταση, που βασίζεται στα χαρακτηριστικά LoRa, παραθέτουμε τις πέντε δυνατότητες εφαρμογής LoRa ως εξής:
- Παρακολούθηση θέσης αγροκτημάτων και ζώων: εργασίες όπως η παρακολούθηση και η διαχείριση εξοπλισμού άρδευσης αντιμετωπίζονται καλύτερα από δίκτυα LoRa, επειδή οι περισσότερες από αυτές τις εφαρμογές βρίσκονται σε απομακρυσμένες ή αγροτικές τοποθεσίες με κακή κάλυψη κινητής τηλεφωνίας και υψηλή πυκνότητα Συσκευές IoT.
- Διαδικασίες ανάκτησης και ανάκτησης λαδιού: Η περιοχή αυτή είναι ουσιαστικά ακατοίκητη, μακριά, και άποροι ανθρώπων, και δεν υπάρχει κάλυψη δικτύου κινητής τηλεφωνίας, ιδιαίτερα σε περιοχές με απαιτήσεις ασφαλείας όπως ανθρακωρυχεία. Η Λόρα ανταποκρίνεται εύκολα στις προϋποθέσεις.
- Παρακολούθηση δασικών πυρκαγιών: Επειδή οι σταθμοί βάσης κυψελοειδούς δικτύου πρέπει να εγκατασταθούν σε αραιοκατοικημένες περιοχές, Η εγκατάσταση τους είναι ακριβή και χρειάζονται δίκτυο πρόσβασης οπτικών ινών. Σε αντίθεση, Η εγκατάσταση των δικτύων LoRa είναι φθηνή, έχουν εκτεταμένη κάλυψη, και είναι εύκολο να εφαρμοστούν.
- Περιβαλλοντική επιτήρηση: Υπάρχουν διάφοροι τύποι θέσεων περιβαλλοντικής παρακολούθησης. Μερικά είναι για ευκολία, ενώ άλλα βρίσκονται σε ποτάμια, βραχώδεις ακτές, και βουνά. Δεδομένης της ειδικής κατανομής αυτών των αισθητήρων περιβαλλοντικής παρακολούθησης, Ένα δίκτυο LoRa θα είναι πιο πρακτικό στη χρήση.
2. Αυστηρές απαιτήσεις εφαρμογής ισχύος και εμβέλειας
- Μετρητές νερού και αερίου: Αυτά έχουν συνήθως λειτουργική διάρκεια ζωής 8 προς την 10 χρόνια. Μετρητές νερού, για παράδειγμα, να έχετε μια μπαταρία που πρέπει να αλλάζετε καθ' όλη τη διάρκεια ζωής της ενώ καταναλώνετε πολύ μικρή ισχύ. Το LoRa είναι επομένως ιδανικό για αυτήν την περίπτωση εφαρμογής.
- Αισθητήρας/κλείδωμα στάθμευσης: Όταν ο γεωμαγνητικός αισθητήρας εγκατασταθεί μετά την ταφή της γης, η αλλαγή της μπαταρίας του αισθητήρα μπορεί να είναι δύσκολη. Αφού θαφτεί η βρωμιά, Η αντικατάσταση της μπαταρίας είναι δαπανηρή και χρειάζεται πολλή ενέργεια. Στην εποχή μας, Η τεχνολογία LoRa χρησιμοποιείται από την πλειοψηφία των αισθητήρων στάθμευσης.
- Έλεγχος πρόσβασης, ανίχνευση καπνού, και παρακολούθηση σκουπιδιών: Αυτές οι εφαρμογές απαιτούν αισθητήρες φωτός και μικροσκοπικές μπαταρίες, αλλά επειδή οι μπαταρίες πρέπει να διαρκέσουν δύο έως τρία χρόνια πριν χρειαστεί αντικατάσταση και επειδή αυτή η εφαρμογή απαιτεί μεγάλη απόσταση λειτουργίας, Η τεχνολογία LoRa είναι κατάλληλη.
- Έξυπνη ένδυση: Η τεχνολογία LoRa είναι η καλύτερη επιλογή, καθώς η έξυπνη φθορά απαιτεί σημαντική κατανάλωση ενέργειας, ιδιαίτερα για συγκεκριμένες εφαρμογές τηλεχειρισμού σε εξωτερικούς χώρους.
3. Ιδιωτικά και επιχειρηματικά δίκτυα
- Βιομηχανικός έλεγχος και παρακολούθηση γραμμής παραγωγής: Οι τακτικοί καταναλωτές δίνουν μεγάλη αξία στον έλεγχο της παραγωγής και στη διαχείριση δεδομένων παραγωγής, τα περισσότερα από τα οποία θα χρησιμοποιούν ιδιωτικό ή επιχειρηματικό επίπεδο IoT. Οι ευφυείς βιομηχανικές εφαρμογές επωφελούνται σημαντικά από την ευέλικτη ανάπτυξη και τις ισχυρές ιδιότητες κατά των παρεμβολών του LoRa (Χαρακτηριστικά παρεμβολής ραδιοσυχνοτήτων των γραμμών παραγωγής).
- Διαχείριση πάρκου και ιδιοκτησίας: Πολλές κοινότητες εμπορικών ακινήτων και κατοικιών έχουν βελτιώσει τις υπηρεσίες εσωτερικής διαχείρισης και ανέσεων, και επιθυμούν να έχουν ένα ιδιωτικό δίκτυο που μπορούν να ελέγξουν. Οι κορυφαίες κινεζικές εταιρείες ακινήτων χρησιμοποιούν ήδη δίκτυα κάλυψης LoRa για να διενεργούν ακριβή έλεγχο των εμπορικών και οικιστικών τους ακινήτων.
4. Τι μπορείτε να κάνετε με το δίκτυο LoRa?
Τα προηγούμενα τρία χρόνια, τουλάχιστον ένα IoT-βασισμένη επίθεση έχει δει σχεδόν 20% των επιχειρήσεων. Σε 2021, το συνολικό κόστος της ασφάλειας του IoT θα είναι $3.1 δισεκατομμύριο.
Ένα πρωτόκολλο δικτύωσης ευρείας περιοχής χαμηλής κατανάλωσης που ονομάζεται LoRaWAN δημιουργήθηκε για να συνδέσει ασύρματα «πράγματα» που τροφοδοτούνται από μπαταρία σε τοπικό επίπεδο, εθνικός, ή διεθνή δίκτυα στο Διαδίκτυο. Η ασφάλεια είναι ένα κρίσιμο στοιχείο της τεχνολογίας δικτύου LoRaWAN. Για παράδειγμα, Η βασική δομή ελέγχου ταυτότητας και ασφάλειας βασίζεται στο παράρτημα Β[IEEE802154] του IEEE802.15.4/2006 υλοποίηση της τεχνικής κρυπτογράφησης AES128. Σε σύγκριση με λύσεις ενός κλειδιού, Το LoRaWAN είναι πιο ασφαλές καθώς χρησιμοποιεί ξεχωριστά κλειδιά για την κρυπτογράφηση και τον έλεγχο ταυτότητας των δεδομένων χρήστη και τη διατήρηση της ακεραιότητας του δικτύου.
Ανίχνευση της παγκόσμιας εφοδιαστικής αλυσίδας
Πολλές εταιρείες με διεθνείς αγορές βασίζονται σε στόλους οχημάτων, συμπεριλαμβανομένων των φορτηγών, αυτοκίνητα, πλοία, και αεροπλάνα. Οι επιχειρήσεις ενδέχεται να λάβουν τα δεδομένα που χρειάζονται για να κάνουν σοφές επιλογές εξοικονόμησης κόστους χρησιμοποιώντας την παρακολούθηση στόλου IoT. Σχεδιασμός διαδρομής, παρακολούθηση γεωγραφικών οχημάτων, και οι ενημερώσεις πρόβλεψης συντήρησης από ενσωματωμένους αισθητήρες μπορεί να βοηθήσουν στην αποτελεσματική διαχείριση καυσίμου, επιτρέποντας προγραμματισμένη συντήρηση και ελαχιστοποιώντας το χρόνο διακοπής λειτουργίας. Λόγω της χαμηλής κατανάλωσης ενέργειας και της μεγάλης διάρκειας μπαταρίας, Οι ενσωματωμένοι αισθητήρες μπορούν να εγκατασταθούν σε ολόκληρο το στόλο σε λιγότερο από μία ημέρα και είναι εύκολο να συντηρηθούν.
Έξυπνη γεωργία
Μόνο 3% του νερού στη γη μπορεί να προσεγγιστεί ως γλυκό νερό, και τις χρήσεις του αγροτικού τομέα 70% από αυτό. λύσεις IoT είναι ουσιαστικής σημασίας για την παροχή στους αγρότες τη γνώση που χρειάζονται για να αποφασίσουν πώς να χρησιμοποιήσουν αποτελεσματικά τους πόρους που έχουν στη διάθεσή τους. Οι αγρότες μπορεί να μειώσουν τον κίνδυνο θνησιμότητας των καλλιεργειών λόγω υπερβολικής άρδευσης ή ξηρότητας χρησιμοποιώντας μια ανάπτυξη με βάση το LoRa με έξυπνη άρδευση.
Εξυπνο σπίτι
Υπάρχουν πολλές λεπτομέρειες που πρέπει να παρακολουθεί ένας ιδιοκτήτης—τη θερμοκρασία, φωτισμός, χρήση νερού, και τα λοιπά. Τεχνολογίες IoT μπορεί να διευκολύνει τη διαχείριση των βοηθητικών προγραμμάτων στην εποχή της συνδεσιμότητας, καθιστώντας τα άμεσα διαθέσιμα στους ιδιοκτήτες ανεξάρτητα από το πού βρίσκονται στο δίκτυο. Οι εφαρμογές για έξυπνα σπίτια που χρησιμοποιούν LoRa περιλαμβάνουν θερμοστάτες, ψεκαστήρες, πόρτες, κλειδαριές, και πρίζες ρεύματος. Οι θερμοστάτες που βασίζονται σε LoRa μπορούν να ελέγξουν τη θερμοκρασία ενός σπιτιού και να κάνουν προσαρμογές όπως απαιτείται κατά τη διάρκεια της ημέρας, όπως ακριβώς μπορούν τα έξυπνα ψυγεία. Οι εφαρμογές για έξυπνη άρδευση ενδέχεται να παρακολουθούν πότε και πόσο καιρό θα πρέπει να είναι ενεργοποιημένα τα συστήματα καταιονισμού. Η ικανότητα διαχείρισης πολλών υπηρεσιών κοινής ωφελείας και εξοικονόμησης ενέργειας διατίθεται στους ιδιοκτήτες κατοικιών και στους διαχειριστές ακινήτων μέσω αυτών των προγραμμάτων, τα οποία είναι όλα εύκολα προσβάσιμα από κινητές συσκευές.
