reklama
reklama
reklama
reklama
reklama
reklama
reklama
© LoRa Alliance Technologie | 28 sierpnia 2018

Czym jest LoRaWAN?

Coraz cz臋艣ciej si臋 s艂yszy o LoRaWAN, jako obiecuj膮cej technologii dla IoT i zyskuj膮cej na popularno艣ci. Postaramy si臋 Pa艅stwu przybli偶y膰, czym ona jest. Jakie s膮 jej zalety i czy ma jakie艣 wady.
Technologii LoRa WAN po艣wi臋cony jest jeden z warsztat贸w podczas zbli偶aj膮cego si臋 Evertiq Expo Krak贸w 2018. Naszym partnerem jest w tym przypadku JM Elektronik, a wi臋cej na temat samego warsztatu znajdziecie pod tym linkiem. Je艣li chcia艂by艣 wsi膮艣膰 udzia艂 w warsztatach, napisz na adres: lukasz.jaeszke@evertiq.pl

漏 Evertiq

LoRaWAN jest to element technologii rozleg艂ych sieci dalekiego zasi臋gu przy ma艂ym zu偶yciu energii (鈥濴ow Power, Wide Area Network”). To tak naprawd臋 protok贸艂 MAC (鈥濵edia Access Protocol”), b臋d膮cy adaptacj膮 technologii LoRa, stworzony z my艣l膮 o du偶ej wydajno艣ci, komunikacji na du偶e dystanse przy bardzo ma艂ym poborze mocy. Stworzono go dla aplikacji IoT. Protok贸艂 ten wykorzystuje zalety, jakie daje LoRa.

LoRa to technologia komunikacji bezprzewodowej dalekiego zasi臋gu (鈥濴Ong RAnge”), b臋d膮cej alternatyw膮 dla WiFi, Bluetooth, ZigBee, LTE, itp. Wype艂nia膰 ma luk臋 w zapotrzebowaniu na energooszcz臋dn膮 komunikacj臋 na wi臋ksze odleg艂o艣ci, przy bardzo ma艂ych kosztach, nie tylko energetycznych. Zastosowaniem maj膮 by膰 g艂贸wnie aplikacje i urz膮dzenia zasilane z baterii lub akumulator贸w, jak wspomniane IoT.

Zalety tej technologii podali艣my wy偶ej: du偶y zasi臋g, niski koszt i bardzo ma艂e zu偶ycie energii. Jednak偶e technologia ta nie znajdzie zastosowania, gdy trzeba przesy艂a膰 du偶o danych i/lub bardzo szybko. Zapewnia dwukierunkow膮 transmisj臋 danych przy szybko艣ci transmisji na poziomie od 0.3 do 50 kbps.

Jednak偶e poza dwukierunkow膮 form膮 transmisji danych, LoRaWAN daje tak偶e mo偶liwo艣膰 pracy w trybie rozg艂aszania (鈥瀖ulticast”), czyli komunikacji z wieloma urz膮dzeniami ko艅cowymi naraz, umo偶liwiaj膮c nadawanie komunikat贸w alarmowych lub rozbudowywanie sieci, zmian臋 parametr贸w (aktualizacje FOTA), itp.

艢wietnie odnajdzie si臋 w takich aplikacjach jak np. r贸偶nego rodzaju sensory zdalne, systemy pomiarowe, ochronne, przemys艂 czy budynki inteligentne (tak偶e miasta). Zasi臋g si臋ga膰 ma od 2-5 km (w przypadku teren贸w zurbanizowanych) do nawet 15 km (w przypadku teren贸w niezurbanizowanych, np. rolniczych).

LoRaWAN korzysta膰 ma z technologii modulacji (rozproszonej) fal, oznaczonej jako CSS (鈥濩hirp Spread Spectrum”). Metoda ta by艂a ch臋tnie stosowana w wymagaj膮cych aplikacjach wojskowych, itp. Zalet膮 jest nie tylko du偶y zasi臋g, ale te偶 du偶a odporno艣膰 na zak艂贸cenia. Wykorzystuje si臋 tu jednak nielicencjonowane pasma sub-GHz.

LoRaWAN zapewnia膰 ma tak偶e 艣wietn膮 skalowalno艣膰, w por贸wnaniu z innymi systemami tego typu. Wykorzystuje si臋 tu najcz臋艣ciej topologi臋 gwiazdy, a poszczeg贸lne bramki stanowi膰 maj膮 mosty przezroczyste (przekazuj膮ce wprost wiadomo艣ci pomi臋dzy urz膮dzeniem ko艅cowym, a punktem centralnym; np. serwerem).

Architektura LoRaWAN sk艂ada si臋 z 4 zasadniczych element贸w:
  • urz膮dze艅 ko艅cowych,
  • bramek,
  • serwera sieciowego,
  • serwera aplikacyjnego.



漏 LoRa Alliance

Urz膮dzenia ko艅cowe
Urz膮dzenia ko艅cowe, inaczej w臋z艂y (鈥瀗odes”), to elementy sieci, wykonuj膮ce konkretne zadania. Przyk艂adem mog膮 by膰 tu ma艂e urz膮dzenia sensoryczne. Urz膮dzenie takie sk艂ada si臋 wi臋c z regu艂y z takich zasadniczych element贸w jak: czujnik/sensor w艂a艣ciwy oraz modu艂 radiowy. Cz臋sto jest tu te偶 ma艂y uk艂ad zarz膮dzaj膮cy, cho膰 obecnie coraz cz臋艣ciej si臋 z niego rezygnuje, dzi臋ki coraz bogatszej funkcjonalno艣ci sensor贸w i/lub modu艂贸w radiowych.

Urz膮dzenia takie dzieli si臋 na klasy:
  • klasa A 鈥 transmisja dwukierunkowa o najni偶szym poborze energii 鈥 dane odbierane mog膮 by膰 jedynie po wcze艣niejszym ich wys艂aniu. Urz膮dzenia tej klasy tworzone s膮 tak, by przesy艂a膰 dane co okre艣lony czas, np. co 15 min, lub w oparciu o jakie艣 zaistnia艂e sytuacji (np. wykrywaj膮c przekroczenie temperatury o podan膮 warto艣膰).
  • klasa B 鈥 transmisja dwukierunkowa 鈥 tutaj dane mog膮 by膰 odbierane normalnie. Umo偶liwia to sprawniejsz膮 komunikacj臋 w obie strony, ale wymusza zwi臋kszone zu偶ycie energii poprzez ci膮g艂y nas艂uch. Minusem mog膮 by膰 spore op贸藕nienia, dla zaoszcz臋dzenia energii.
  • klasa C 鈥 szybka transmisja dwukierunkowa 鈥 stanowi pewnego rodzaju rozwini臋cie klasy B, poprzez znaczne skr贸cenie czasu op贸藕nienia (half-duplex). Zu偶ywa najwi臋cej energii, dlatego te偶 w przypadku urz膮dze艅 tej klasy najcz臋艣ciej wymaga si臋, by mia艂y sta艂e 藕r贸d艂o energii. Cz臋sto jednak tworzone s膮 urz膮dzenia w klasie mieszanej, np. A i C, mog膮c si臋 p艂ynnie prze艂膮cza膰 pomi臋dzy tymi klasami, w zale偶no艣ci od potrzeb.


Bramki
Bramki (modem, access point) to urz膮dzenia odbieraj膮ce dane od urz膮dze艅 ko艅cowych. Wiadomo艣ci s膮 t艂umaczone tak, by mo偶na by艂o je przes艂a膰 dalej za pomoc膮 standardowych technologii i sieci IP. Bramki s膮 pod艂膮czone do serwer贸w. Z za艂o偶enia s膮 to urz膮dzenia transparentne, przekazuj膮ce dane do serwer贸w. Z regu艂y nie wykonuje si臋 tu dodatkowych operacji, st膮d te偶 cz臋sto ich znikoma moc obliczeniowa.

Serwery
S膮 to urz膮dzenia zbieraj膮ce, gromadz膮ce i przetwarzaj膮ce dane z urz膮dze艅 ko艅cowych. Posiadaj膮 du偶膮 moc obliczeniow膮, mog膮c wykonywa膰 wiele operacji na dostarczanych lub zgromadzonych danych, z wykorzystaniem nawet bardziej z艂o偶onych algorytm贸w. Dane te nast臋pnie s膮 kierowane do odpowiednich aplikacji, np. serwer贸w aplikacyjnych.

Serwery aplikacyjne to urz膮dzenia, w kt贸rych wykonywane s膮 w艂a艣ciwe zadania danej aplikacji/systemu IoT. R贸wnie偶 posiada du偶a moc obliczeniow膮. Cz臋sto wykorzystuje si臋 tu chmury, zar贸wno publiczne, jak i prywatne, zale偶nie od formy zadaniowej danej aplikacji.

Bezpiecze艅stwo
Na koniec warto wspomnie膰 o bezpiecze艅stwie, czyli kwestii na kt贸r膮 zwraca si臋 nie ma艂膮 uwag臋. Aby zapewni膰 bezpiecze艅stwo, LoRaWAN wykorzystuje dwie warstwy zabezpiecze艅: na poziomie sieci, oraz na poziomie aplikacji.

Pierwsze zapewniaj膮 o tym, 偶e urz膮dzenie ko艅cowe jest faktycznie tym w艂a艣ciwym, podpi臋tym do danej sieci. Drugie z kolei sprawiaj膮, 偶e nawet operator nie ma dost臋pu do danych wybranego u偶ytkownika. Wykorzystuje si臋 tu te偶 system kluczy oraz szyfrowanie AES (128-bitowe, w trybie ECB).
reklama
reklama
Za艂aduj wi臋cej news贸w
January 17 2019 14:20 V11.11.0-2