Applications et tendances LoRa/LoRaWAN 2022

Cet article vous expliquera ce qu'est la technologie LoRa et les applications LoRaWAN. LoRa est un type de norme LAN sans fil à faible consommation. Plus la vitesse est faible, plus la distance de transmission est longue. Une faible consommation d'énergie est généralement difficile pour couvrir une distance car la consommation d'énergie moyenne sur une distance est élevée. La caractéristique la plus importante est que LoRaWAN, dans les mêmes conditions de consommation d'énergie que les autres réseaux sans fil, se propage plus loin.; réalise l'unité de la faible consommation d'énergie et de la longue distance et le taux de transmission est généralement de quelques centaines à quelques Kbps.

1. Qu'est-ce que LoRa?

LoRa est une technique de codage sans fil de couche physique utilisée pour établir des liaisons de communication longue distance. Il est membre du CCS (technologie de spectre étalé à modulation linéaire) famille et fonctionne dans la bande inférieure à 1 GHz. LoRa offre les avantages d'une anti-interférence robuste et améliore considérablement la distance de communication par rapport au FSK conventionnel et à d'autres techniques tout en conservant une faible consommation d'énergie.. En outre, les facteurs de diffusion régulés par LoRa sont pratiquement orthogonaux. Cela implique que les signaux envoyés simultanément sur la même bande de fréquences et modulés à l'aide de divers facteurs de propagation n'entrent pas en collision les uns avec les autres.. Plutôt, les signes provenant des différents paramètres de propagation ne sont guère plus que du bruit de fond.

Modulation à spectre étalé, parfois appelée modulation Chirp, est la base de la technologie LoRa, qui est la propriété intellectuelle exclusive de Semtech. Ce genre de technologie, connu sous le nom d'étalement du spectre, échange la sensibilité contre la bande passante. Wifi et ZigBee utiliser la technologie à spectre étalé et d’autres systèmes; cependant, La modulation LoRa se distingue par l'atteinte de la limite du théorème de Shannon et de la sensibilité maximale améliorée.. Au même taux de transmission, La technologie LoRa est 8 à 12 dBm plus sensible que la technologie FSK conventionnelle.

2. Qu'est-ce que LoRaWAN?

Il s'agit d'un standard ouvert qui crée un contrôle d'accès aux médias (MAC) au niveau de la couche liaison de données et des protocoles de communication basés sur des puces LoRa pour Technologie LPWAN. Le Consortium LoRa est en charge du maintien de ce protocole.

La passerelle LoRaWAN transfère les messages contenant des données RF modulées LoRa de l'appareil final vers le serveur réseau LoRaWAN.

La relation entre les terminaux et les passerelles n'est pas individuelle. Toutes les passerelles sont capables de recevoir les paquets de liaison montante du terminal. D'autre part, plusieurs passerelles dans la même région peuvent desservir le même terminal.

Des câbles Wi-Fi ou réseau peuvent être utilisés pour relier la passerelle LoRaWAN au serveur réseau.

La seule fonction de la passerelle LoRaWAN, qui fonctionne uniquement au niveau de la couche physique, est de relayer les paquets RF LoRa. Il effectuera l'étalonnage de la couche physique après avoir reçu le signal LoRa. Si précis, il transmettra des données spécifiques (horodatage, RSSI, RSB, etc.) via la liaison montante vers le serveur réseau. Le serveur réseau transmet immédiatement la demande de transmission pour la liaison descendante.

3. Quelles sont les applications LoRaWAN

Revenons à notre situation actuelle, qui est basé sur les caractéristiques LoRa, nous listons les cinq possibilités d'application LoRa comme suit:

1. Le signal du téléphone portable est faible ou indisponible

• Surveillance de la localisation des fermes et des animaux: les tâches telles que le suivi et la gestion des équipements d'irrigation sont mieux gérées par les réseaux LoRa auto-construits, car la plupart de ces applications se trouvent dans des zones reculées ou rurales avec une faible couverture cellulaire et une forte densité de réseau. Appareils IdO.
• Procédures de récupération et de récupération du pétrole: Cette région est essentiellement inhabitée, loin, et dépourvu de personnes, et il n'y a pas de couverture de réseau cellulaire, en particulier dans les domaines avec des exigences de sécurité comme les mines de charbon. Lora remplit facilement les conditions.
• Surveillance des incendies de forêt: Parce que les stations de base du réseau cellulaire doivent être installées dans des régions peu peuplées, ils sont coûteux à mettre en place et nécessitent un réseau d'accès fibre optique. En revanche, Les réseaux LoRa sont peu coûteux à mettre en place, avoir une couverture étendue, et sont faciles à mettre en œuvre.
• Surveillance environnementale: Il existe plusieurs types de lieux de surveillance environnementale. Certains sont pour plus de commodité, tandis que d'autres sont sur les rivières, falaises, et les montagnes. Compte tenu de la répartition spécifique de ces capteurs de surveillance environnementale, un réseau LoRa sera plus pratique à utiliser.

2. Exigences strictes en matière d'application en matière de puissance et de portée

• Compteurs d'eau et de gaz: Ceux-ci ont généralement une durée de vie opérationnelle de 8 à 10 années. Compteurs d'eau, Par exemple, avoir une batterie qui doit être changée tout au long de sa durée de vie en consommant très peu d'énergie. LoRa est donc idéal pour cette situation d'application.
• Capteur de stationnement/verrouillage: Lorsque le capteur géomagnétique est installé après l'enfouissement de la terre, changer la pile du capteur peut être difficile. Une fois la terre enterrée, le remplacement de la batterie est coûteux et nécessite beaucoup d'énergie. Aujourd'hui, La technologie LoRa est utilisée par la majorité des capteurs de stationnement.
• Contrôle d'accès, détection de fumée, et suivi des déchets: Ces applications nécessitent des capteurs de lumière et de minuscules batteries, mais parce que les piles doivent durer deux à trois ans avant de devoir être remplacées et parce que cette application nécessite une distance de fonctionnement étendue, La technologie LoRa est appropriée.
• Vêtements intelligents: La technologie LoRa est la meilleure option car le port intelligent nécessite une consommation d'énergie importante, en particulier pour les applications extérieures spécifiques à distance.

3. Réseaux privés et professionnels

• Contrôle industriel et surveillance des lignes de production: Les consommateurs réguliers accordent une grande valeur au contrôle de la production et à la gestion des données de production., dont la plupart utiliseront l’IoT privé ou au niveau de l’entreprise. Les applications industrielles intelligentes bénéficient considérablement du déploiement flexible de LoRa et de ses propriétés anti-interférences robustes (Caractéristiques des interférences RF des lignes de fabrication).
• Gestion de parcs et de propriétés: De nombreuses communautés immobilières commerciales et résidentielles ont amélioré leur gestion interne et leurs services d'agrément., et ils souhaitent disposer d'un réseau privé qu'ils peuvent contrôler. Les quelques plus grandes sociétés immobilières chinoises utilisent déjà les réseaux de couverture LoRa pour effectuer un contrôle précis de leur immobilier commercial et résidentiel..

4. Que pouvez-vous faire avec le réseau LoRa?

Au cours des trois années précédentes, au moins un IdO-l'assaut basé sur la base a été vu par près de 20% des entreprises. Dans 2021, le coût total de la sécurité de l'IoT sera $3.1 milliard.

Un protocole de réseau étendu à faible consommation appelé LoRaWAN est créé pour relier sans fil les « objets » alimentés par batterie dans des environnements locaux., national, ou des réseaux internationaux vers Internet. La sécurité est un élément crucial de la technologie réseau LoRaWAN. Par exemple, sa structure de base d'authentification et de sécurité est basée sur l'Annexe B[IEEE802154] de la mise en œuvre par IEEE802.15.4/2006 de la technique de cryptage AES128. Par rapport aux solutions à clé unique, LoRaWAN est plus sécurisé car il utilise des clés distinctes pour crypter et authentifier les données des utilisateurs et maintenir l'intégrité du réseau..

Tracer la chaîne d'approvisionnement mondiale

De nombreuses entreprises présentes sur les marchés internationaux s'appuient sur des flottes de véhicules, y compris les camions, automobiles, navires, et les avions. Les entreprises peuvent obtenir les données dont elles ont besoin pour faire des choix judicieux et économiques grâce à la surveillance de leur flotte IoT.. Planification d'itinéraire, suivi de géovéhicules, et les mises à jour de maintenance prédictive à partir de capteurs intégrés peuvent contribuer à une gestion efficace du carburant en permettant une maintenance planifiée et en minimisant les temps d'arrêt.. En raison de sa faible consommation d'énergie et de sa longue durée de vie, les capteurs intégrés peuvent être installés dans l’ensemble de la flotte en moins d’une journée et sont faciles à entretenir.

Agriculture intelligente

Seulement 3% de l’eau sur terre est accessible sous forme d’eau douce, et le secteur agricole utilise 70% de cela. Solutions IdO sont essentiels pour donner aux agriculteurs les connaissances dont ils ont besoin pour décider comment utiliser efficacement les ressources dont ils disposent. Les agriculteurs peuvent réduire le risque de mortalité des cultures due à une irrigation excessive ou à la sécheresse en utilisant un déploiement basé sur LoRa avec arrosage intelligent.

Maison intelligente

Il y a plusieurs détails dont un propriétaire doit garder une trace : la température, éclairage, consommation d'eau, etc. Technologies IdO peut faciliter la gestion des services publics à l’ère de la connectivité, les rendant facilement accessibles aux propriétaires, peu importe où ils se trouvent sur le réseau. Les applications pour les maisons intelligentes utilisant LoRa incluent des thermostats, arroseurs, des portes, serrures, et prises de courant. Les thermostats basés sur LoRa peuvent vérifier la température d'une maison et effectuer les ajustements nécessaires tout au long de la journée., tout comme les réfrigérateurs intelligents peuvent le faire. Les applications d'irrigation intelligente peuvent permettre de savoir quand et combien de temps les systèmes d'arrosage doivent être allumés. La capacité de gérer de nombreux services publics et d'économiser de l'énergie est mise à la disposition des propriétaires et des gestionnaires immobiliers via ces programmes., qui sont tous facilement accessibles depuis les appareils mobiles.