Elektroda.pl
Elektroda.pl
X
Proszę, dodaj wyjątek www.elektroda.pl do Adblock.
Dzięki temu, że oglądasz reklamy, wspierasz portal i użytkowników.

Podstawy LoRa - jednego ze sposobów komunikacji dla IoT.

TechEkspert 06 Sty 2016 20:54 3387 0
  • Podstawy LoRa - jednego ze sposobów komunikacji dla IoT.
    LoRa to technologia bezprzewodowej komunikacji zapewniająca niskie zużycie energii oraz duży zasięg i bezpieczeństwo transmisji. LoRa może posłużyć do budowy rozległych bezprzewodowych sieci (LPWAN - Low Power Wide Area Network) dla M2M (machine-to-machine) oraz IoT (Internet of Things). Technologia może być alternatywą lub uzupełnieniem dla rozwiązań bateryjnych wykorzystujących obecnie GSM do przesyłania niewielkich porcji informacji.

    Technologia LoRa została opracowana przez Semtech, obecnie rozwój technologii koordynowany jest przez organizację non-profit LoRa Alliance skupiającą ponad setkę firm członkowskich. LoRa Alliance pracuje nad standaryzacją rozwiązań dla IoT, oraz tworzeniem ekosystemu dla technologii IoT. Do tej pory w ramach LoRa Alliance została opracowana specyfikacja LPWAN - LoRaWAN, ułatwiająca adaptację LoRa w aplikacjach IoT, M2M, smart city, oraz rozwiązaniach przemysłowych.

    LoRaWAN pracuje w nielicencjonowanych pasmach ISM (868MHz lub 900MHz) pozwalając na osiągniecie zasięgu 24-48km w terenie otwartym, oraz 1.5-3km w miejskim terenie zabudowanym. LoRaWAN oferuje przepustowość 300b/s-50kb/s, niskie zużycie energii oraz wysokie bezpieczeństwo dzięki szyfrowaniu AES128.

    Sieć LoRaWAN typowo składa się z następujących elementów:

    • Punkty końcowe LoRa (end points): są to zdalne elementy końcowe, czujniki lub elementy wykonawcze.

    • Bramka LoRa (LoRa gateway): bramka odbiera bezprzewodowo komunikaty od punktów końcowych LoRa, oraz agreguje i przesyła dane do styku z internetem lub siecią firmową. Bramka może komunikować się z internetem z wykorzystaniem GSM, WiFi lub innego łącza przewodowego lub bezprzewodowego zapewniającego łączność TCP/IP.

    • Serwer sieciowy LoRa: utrzymuje konfigurację oraz zarządza siecią, eliminuje zduplikowane pakiety, zarządza potwierdzeniami oraz bezpieczeństwem, dostosowuje prędkości przesyłu.

    • Serwer aplikacji: zapewnia bezpieczeństwo przesyłanych komunikatów oraz pozwala na przetwarzanie (zbieranie, analizę itp.) danych przesłanych przez czujniki.

    Podstawy LoRa - jednego ze sposobów komunikacji dla IoT.





    W architekturze sieci LoRa, punkty końcowe pracują zwykle w topologii gwiazdy rozgałęzionej z bramkami LoRa przezroczystymi dla komunikatów przekazywanych do serwera. Komunikacja z punktami końcowymi zwykle jest dwukierunkowa (w trybie unicast), ale możliwe są także transmisje multicast pozwalające np. na aktualizację firmware lub komunikaty rozgłoszeniowe.

    Układy i moduły LoRa są dostępne u wielu producentów np. Semtech, Microchip, Hope RF, RF Solutions.

    Przykładowe rozwiązania Semtech to SX1301 umożliwiający budowę bramki LoRa, SX1272 transcieiver urządzenia końcowego. SX1301 w połączeniu z front-end na SX1257 pozwala na osiągnięcie czułości -142.5 dBm, natomiast SX1272 w urządzeniu końcowym pozwala na osiągnięcie czułości -137dBm oraz przepustowości do 300kbits/s.

    Firma Dorji w 2014 roku dla użytkowników forum elektroda.pl bezpłatnie udostępniła moduły transceiverów DRF1278F opartych o układ Semtech LoRa SX1278. Moduły pozwalały na pracę w trybach OOK, FSK, GFSK, MSK, GMSK, LoRa. Zwiększony zasięg i odporność na zakłócenia w trybie LoRa były osiągane dzięki możliwości konfiguracji współczynnika rozproszenia SF (6-12) oraz korekcji błędów CR (1-4). Modem pozwala na transmisję pakietową, oraz obliczanie CRC.
    Im większy współczynnik SF rozproszenia, tym większa czułość demodulatora, lecz mniejsza prędkość przesyłania danych. Im większy współczynnik SF tym więcej symboli przypada na pojedynczy bit (np. SF=6 to 64 symboli na bit, największa przepustowość oraz średni współczynnik SNR demodulatora -5 dB, dla SF=12 na bit przypada 4096 symboli, najmniejsza przepustowość i SNR demodulatora -20 dB).
    Parametr CR pozwala na konfigurację kodów korekcyjnych, które dodają do przesyłanych danych nadmiarowe informacje pozwalające na korekcję błędów transmisji. Przykładowo dla CR=1 kodowanie 4/5 a dla CR=4 kodowanie 4/8 (dwukrotny narzut w transmisji danych).
    Podobnie jak w przypadku SF im wyższy współczynnik CR, tym większa odporność na zakłócenia, lecz mniejsza prędkość transmisji.
    Więcej o testach transceivera LoRa tutaj: Testy transceivera DRF1278F Dorji Semtech LoRa SX1278

    LPWAN to nie tylko LoRa, można odnaleźć inne istniejące od dłuższego czasu lub planowane do wdrożenia technologie np. Sigfox, cIoT, LTE-M, NWave, Amber Wireless.

    Źródła:
    http://www.electronicproducts.com/Digital_ICs...nications_Interface/LoRa_wireless_basics.aspx
    http://www.eejournal.com/archives/articles/20150907-lpwa/
    https://www.youtube.com/watch?v=2Y0bMX3TVi0
    https://www.youtube.com/watch?v=8mfgbjMM7mY


    Fajne! Ranking DIY