+380 44 323 88 88
вул. Маричанська, 18,
м. Київ, Україна, 03040
Написати нам

Технологія LoRaWAN

23 жовтня 2018

Специфікація LoRaWAN є широкосмуговий мережевий протокол малої потужності (LPWA), призначений для бездротового підключення «речей», до регіональних, національних або глобальних мереж і орієнтований на основні вимоги до Інтернету, такі як двонаправлена зв'язок, наскрізна безпеку, мобільність і послуги локалізації.

Технологія LoRaWAN

Мережева архітектура LoRaWAN розгортається в топології «зірка - зірка», в якій шлюзи ретранслюють повідомлення між кінцевими пристроями і центральним сервером. Шлюзи підключаються до мережевого сервера через стандартні IP-з'єднання і працюють як прозорий міст, просто перетворюючи RF-пакети в IP-пакети і навпаки. Бездротовий зв'язок використовує переваги Long Range (Діапазон Далекого Дії) для фізичного рівня LoRa, дозволяючи одноточечное з'єднання між кінцевим пристроєм і одним або декількома шлюзами. Всі режими здатні до двобічної зв'язку, і є підтримка груп многоадресной адресації для ефективного використання спектра під час таких завдань, як модернізація прошивки по повітрю (FOTA) або інші повідомлення масового поширення.

Характеристики визначають параметри фізичного рівня (LoRaWAN) пристрої для інфраструктури (LoRa®) і, таким чином, забезпечують безшовну интероперабельность між виробниками, про що свідчить програма сертифікації.

Хоча специфікація визначає технічну реалізацію, вона не визначає будь-яку комерційну модель або тип розгортання (публічний, колективний, приватний, корпоративний), і тому пропонує галузі свободу інновацій та диференціації того, як вона використовується.

LoRaWAN

LoRaWAN має три різних класи кінцевих пристроїв для задоволення різних потреб, відображених в широкому спектрі додатків:

  • Клас A - двонаправлені кінцеві пристрої c найменшою потужністю

    Клас А повинен підтримуватися всіма кінцевими пристроями LoRaWAN за замовчуванням. Передача завжди ініціюється кінцевим пристроєм і повністю асинхронна. Кожна передача по висхідній лінії зв'язку може бути відправлена ​​в будь-який час і за нею йдуть два коротких вікна низхідній лінії зв'язку, що дає можливість для двобічної зв'язку або команд управління мережею, якщо це необхідно. Це протокол типу ALOHA.

    Кінцеве пристрій може увійти в режим з низьким енергоспоживанням в залежності від його індивідуальних налаштувань. Це робить клас A самим енергоефективним і час життя сенсора від 5 років і вище, в той же час дозволяючи здійснювати зв'язок по висхідній лінії зв'язку в будь-який час.

    Оскільки зв'язок по низхідній лінії зв'язку завжди повинна слідувати за передачею по висхідній лінії зв'язку з розкладом, визначеним додатком кінцевого пристрою, зв'язок по низхідній лінії зв'язку повинна буферизованного на мережевому сервері до наступної події висхідній лінії зв'язку.

  • Клас B - Двонаправлені кінцеві пристрої з певним часом очікування низхідного потоку

    На додаток до початкових вікон прийому класу А, пристрої класу B синхронізуються з мережею з використанням періодичних маяків і відкривають «слоти для перевірки» низхідного потоку за розкладом. Це забезпечує мережі можливість відправляти спадну зв'язок з певною затримкою, але за рахунок деякого додаткового енергоспоживання в кінцевому пристрої. Затримка програмується до 128 секунд для різних додатків, а додаткове енергоспоживання досить низька, щоб залишатися в силі для додатків на батарейках.

  • Клас C - двонаправлені кінцеві пристрої з найменшою затримкою

    На додаток до структури класу A в висхідній лінії зв'язку, за якою слідують два вікна низхідній лінії зв'язку, клас C додатково зменшує затримку на низхідній лінії зв'язку, постійно підтримуючи прийом на кінцевому пристрої, коли пристрій не передати (полудуплекс). Виходячи з цього, мережевий сервер може ініціювати передачу по низхідній лінії зв'язку в будь-який час, якщо приймач кінцевого пристрою відкритий, тому немає затримки. Компромісом є витік потужності приймача (до ~ 50 мВт), і тому клас C підходить для додатків, де є безперервна потужність.

02

Для пристроїв з батарейним харчуванням можливе тимчасове перемикання між класами A і C, що корисно для періодичних завдань, таких як оновлення прошивки через ефір.

Швидкості передачі даних

На додаток до стрибкоподібної перебудови частоти все пакети зв'язку між кінцевими пристроями і шлюзами також включають в себе параметр «Швидкість передачі даних» (Data Rate). Вибір DR дозволяє встановити динамічний компроміс між діапазоном зв'язку і тривалістю повідомлення. Крім того, завдяки технології з розширеним спектром, зв'язок з різними DR не заважає один одному і створює набір віртуальних «кодових» каналів, що збільшують пропускну здатність шлюзу. Щоб максимально збільшити час автономної роботи кінцевих пристроїв і загальну пропускну здатність мережі, мережевий сервер LoRaWAN управляє налаштуванням DR і вихідною потужністю RF для кожного кінцевого пристрою індивідуально за допомогою схеми адаптивної швидкості передачі даних (ADR).

Швидкість передачі даних в режимі LoRaWAN коливається від 0,3 кбіт / с до 50 Кбіт / с (в режимі FSK).

Безпека є основним завданням для будь-якого масового розгортання IoT, а специфікація LoRaWAN визначає два рівня криптографії:

  • Унікальний 128-розрядний ключ мережевого сеансу, яким користуються між кінцевим пристроєм та сервером (NwkSKey)
  • Унікальний 128-бітний ключ сеансу додатка (AppSKey), яким користуються на рівні додатку.

Алгоритми AES використовуються для забезпечення аутентифікації і цілісності пакетів на мережевому сервері і наскрізного шифрування на сервері додатків. Надаючи ці два рівня, стає можливим реалізувати «розраховані на багато користувачів» загальні мережі без того, щоб оператор мережі мав видимість даних корисного навантаження користувачів.

Ключі можуть бути активовані за допомогою персоналізації (ABP) на виробничій лінії або при введенні в експлуатацію або ж можуть бути активовані «по повітрю» безпосередньо на місці підключення (OTAA). OTAA дозволяє при необхідності повторно підключати пристрої.

Інтернет речей (IoT)

Слідкуйте за останніми новинами компанії DEPS і телекомунікаційного ринку на нашому Telegram каналі: Telegram

  • Каталог товарів
  • Системна інтеграція
  • Сервіс-центр
  • Послуги
  • Акції