Наша компанія вже давно придивлялася до технології LoRa  та відкритого протоколу обміну LoRaWAN.

Справа у тому, що в наше життя починають проникати різноманітні технічні побутові та промислові прилади у вигляді безлічі датчиків, з яких нам потрібно знімати інформацію, оброблювати та у подальшому робити певні висновки щодо показників. 

 

На даний час кількість IoT- пристроїв перевищила населення Землі в 1,5 рази і, за прогнозами аналітичних компаній, кількість підключень у світі складе від 20 до 50 мільярдів вже до 2020 року. Це означає, що на кожного міського жителя планети доводитиметься до 10 пристроїв. Ми купуватимемо речі з вже встановленими датчиками Інтернету речей, який за декілька років стане невід'ємною частиною нашого життя. Зростання мереж матиме вибуховий характер, і усі міста у світі будуть покриті мережами вже до 2019 року.

Наша компанія має багаторічний досвід побудови саме технологічних мереж і тому ми вирішили побудувати опорну мережу, на якій у подальшому можливо використовувати різні прилади, або датчики. На першому етапі реалізації проекту ми вирішили сконцентрувати увагу на елементах метрології та збору інформації з подальшою її візуалізацією лічильників води, енергії і газу, датчиків температури, тиску і вологості, моніторингу пересування людей, та інших рухливих об'єктів. Сервіси віддаленого моніторингу і управління побутовою технікою і устаткуванням - далеко не увесь список можливостей Інтернету речей.


 

Дуже важливе питання це електроживлення та автономність. Завдяки невеликій потужності передавача та не частим сесіям обміну елементи живлення можуть працювати до 5-ти років. Автономні і недорогі, працюючі у будь-якій точці світу рішення, що не вимагають складної і дорогої інфраструктури, - якраз те, що треба для швидкого розвитку Інтернету речей. І усе це вже реальність. Потужність технологій Інтернету речей базується на таких можливостях технології, як тривала автономна робота пристроїв, великий радіус дії базової станції, висока проникаюча можливість хвиль ISM- діапазону, відсутність ліцензування, відносно низька вартість рішення і мініатюрні розміри пристроїв.

 

   

Збираючи досвід у низці проектів вказаної технології, ми визначились з приладами, та технологічною реалізацією проекту.
Ми розбили наші рішення для:


Корпоративних мереж - це мережі великих підприємств, що належать або керовані єдиною організацією відповідно до правил цієї організації. Корпоративна мережа відрізняється тим, що правила розподілу адрес, роботи з ресурсами і т. д. єдині для усієї корпоративної мережі. Корпоративна мережа - це мережа, головним призначенням якої є забезпечення функціонування конкретного підприємства, що володіє цією мережею. Користувачами корпоративної мережі є тільки співробітники цього підприємства. Корпоративні мережі, в загальному випадку, не роблять послуг іншим організаціям або користувачам. 
Мережі масштабу підприємства (корпоративні мережі) об'єднують велику кількість комп'ютерів на усіх територіях окремого підприємства. Вони можуть бути складно пов'язані і здатні покривати місто, регіон або навіть континент. Число користувачів і комп'ютерів може вимірюватися тисячами, а число БС і серверів - сотнями, відстані між мережами окремих територій бувають такими, що доводиться використати глобальні зв'язки. Корпоративну мережу можна представити у вигляді "острівців локальних мереж", плаваючих в телекомунікаційному середовищі. - "Закритість" системи забезпечує високу безпеку корпоративної мережі.



   

Технологія LoRa значно підвищує чутливість приймача і аналогічно іншим методам модуляції з розширеним спектром, використовує всю ширину смуги пропускання каналу для передачі сигналу, що робить його стійким до канальних шумів і нечутливим до зміщень, викликаних неточностями в налаштуванні частот при використанні недорогих опорних кварцевих резонаторів. Технологія LoRa дозволяє здійснювати демодуляцію сигналів з рівнями на 19,5 дБ нижче рівня шумів, притому, що для правильної демодуляції більшості систем з частотною маніпуляцією FSK (від англ. FSK - frequency shift keying) потрібна потужність сигналу як мінімум на 8-10 дБ вище за рівень шуму.
  У мережах, що використовують модуляцію LoRa, зв'язок між пристроями відбувається по радіоканалу в субгигагерцовому діапазоні частот ISM (Industrial, Scientific and Medical. Фактичні межі діапазону залежать від країни, для України виділена смуга 868 Мгц, як і в Європ,і що не ліцензується. У LoRaWAN мережах на фізичному рівні, як правило, використовується модуляція LoRa на частоті 863-870 (868, рідше на 433) Мгц в Європі і 902-928 (915) Мгц в США, і 779-787 Мгц в Азії.
Усе LoRa модеми, як правило, також підтримують модуляцію GFSK.



  Модуляція LoRa являється, як вже говорилося вище, фізичним рівнем, а LoRaWAN (Long Range Wide - Area Networks) - це MAC протокол для високомістких мереж з великим радіусом дії і низьким власним споживанням потужності, який організація під назвою LoRa Alliance стандартизувала для малопотужних глобальних радіальних мереж LPWAN (Low Power Wide Area Networks) типу зірка. Протокол LoRaWAN оптимізований для малобюджетних сенсорів з роботою від батарей і включає різні класи вузлів, забезпечуючи компроміс між швидкістю доставки інформації і часом роботи пристроїв при використанні живлення від батарей (акумуляторів.) Протокол забезпечує повний двосторонній зв'язок, а архітектура за допомогою спеціальних методів шифрування, забезпечує загальну надійність і безпеку усієї системи. Архітектура LoRaWAN була розроблена для полегшення виявлення мобільних об'єктів, що є одним з найшвидше зростаючих застосувань на рівні Інтернету речей IoT (Internet Of Things)


 

  Швидкість передачі даних по протоколу LoRaWAN в системі LoRa лежить в діапазоні від 0,3 до 11 кбіт/с. Для Європи доступний один GFSK канал (Gaussian Frequency - Shift Keying - модуляція у вигляді частотної маніпуляції, при якій використовується фільтр Гауса для згладжування) передачі інформації з підтіканням даних в 50 кбіт/с. В Північній Америці, із-за обмежень, FCC (Federal Communications Commission - Федеральна Комісія Електрозв'язку США), що накладаються, мінімальна швидкість передачі даних складає 0,9 кбіт/с. 


Щоб продовжити термін служби батареї (акумулятора) в кінцевому пристрої і загальну пропускну спроможність мережі, мережевий сервер LoRaWAN управляє швидкістю передачі даних і радіочастотним виходом кожного кінцевого пристрою окремо. Управління здійснюється за допомогою алгоритму адаптивної швидкості передачі даних ADR (Adaptive Data Rate). Це має вирішальне значення для високої продуктивності мережі, і дозволяє здійснювати її необхідну масштабованість. Мережа може бути розгорнута з мінімальними інвестиціями в інфраструктуру і з тією її місткістю, яка конкретно потрібна для цього застосування. Якщо розгорнуті багато шлюзів, то технологія ADR зміщуватиме швидкість передачі даних у бік підвищення, що забезпечить масштабування місткості мережі в межах від 6 до 8 разів.



Наприклад, на території Нідерландів розташовані сотні антен, до яких можуть підключатися працюючі в потрібному стандарті датчики. Радіус дії антени - до 15 кілометрів. Датчики підключаються до антен за стандартом LoRa, але антени далі до мережі - через звичніші інтерфейси. Це може бути Ethernet або стільниковий зв'язок по протоколу TCP/IP. Через інтернет інформація з датчиків поступає в "хмару", і звідти - на облаштування користувача. 
Датчики LoRa використовуються на центральній станції міста Утрехта для моніторингу перемикання стрілок для потягів. Про процедуру також немає інформації у відкритих джерелах (в усякому разі, англійською мовою), але ризикуємо припустити, що йдеться про те, щоб контролювати, що перемикання відбуваються, збирати статистику і розуміти, в якому положенні стрілки знаходяться в кожен конкретний момент.
Таким чином, для реалізації усіх переваг, що надаються Інтернетом речей, потрібна дуже надійна і безпечна мережева інфраструктура. 
Тому ми вирішили впровадити «Мережа 868», яка може допомогти об'єднати незв'язані мережі, виконати масштабування для задоволення зростаючих потреб трафіку, задіяти розширені можливості аналітики даних і стимулювати розробку нового класу інтелектуальних застосувань для підвищення ефективності без збитку для безпеки.
Безліцензійний діапазон, бездротовий принцип роботи, висока проникаюча здатність, великий радіус дії, тривалий період автономної роботи - усі ці чинники призводять до низької вартості впровадження і експлуатації рішень, побудованих з використанням технологій «Мережа 868», відносно традиційних технологій (GSM, Wi - Fi, Bluetooth).

 

 


 



Наши проекты