Cantando casualmente no mundo de Lorawan

, enquanto as comunicações sem fio são inquestionavelmente úteis em projetos, protocolos sem fio típicos, como Wi-Fi, bem como Bluetooth Peter Out para fora após apenas vários metros, o que é irritante quando seu trabalho é instalado no meio do nada. Mover-se para uma solução móvel baseada em LTE ou similar pode ajudar no intervalo, no entanto, isso não ajuda quando houver cobertura de células ruins, bem como tem uma tendência a utilizar mais poder. Felizmente, para redes de baixa potência de baixa potência (lpwan) como e. Networks do sensor, há uma solução típica no tipo de Lorawan, como em rede de área ampla de longo alcance (WAN).

O método proprietário de modulação LORA RF que é subjacente ao Lorawan, é baseado no espectro de espalhamento do chirp (CSS). Este método de modulação é extremamente resistente ao ruído do canal, além de desbotamento, além de deslocamento do Doppler, permitindo transmitir a utilização de energia bastante baixa para longas distâncias. Lorawan se desenvolve em cima da camada física fornecida pela Lora para produzir o protocolo que os gadgets podem então utilizar para interagir com outros dispositivos LORA.

Cortesia do Worldwide Lorawan Gateway, bem como provedores de serviços de aplicativos de software, como os mercados de coisas, bem como o Coisas, é possível, mesmo como um hobby, configurar uma rede de sensores alimentada por Lorawan com muito pouco custo. Vamos dar uma olhada precisamente no que está incluído na criação de dispositivos Lorawan, bem como quais possíveis opções para Lorawan podem ser consideradas.

Sem almoço grátis de RF

Quando se trata de escolher o protocolo de comunicação sem fio apropriado para um projeto, é importante ter em mente que uma pessoa consegue escolher qualquer tipo de dois dos cumprimentos com alta largura de banda, longa distância, longa duração da bateria. Isto é evidenciado por exemplo, quão incrivelmente rapidamente o smartphone drena sua bateria ao aumentar as transferências de tamanho de gigabyte sobre 5g mmwave, enquanto Zigbee lida com um palestrante 250 kb / s, no entanto, pode operar durante meses em uma célula de moeda, ou utilizando permanentemente a energia colheita.

Comparação de fator de espalhamento de lora (Crédito: Sakshama Ghoslya)
Lorawan tem uma taxa de rendimento de dados de melhor case (Adelantado et al., 2017) de algumas dezenas de kilobits por segundo, dependendo do fator de espalhamento (SF). Aqui, o SF é essencialmente a proporção para exatamente o quão rápido o sinal transmitido está sendo enviado: um SF maior (até 12) significa uma transmissão mais lenta, bem como, portanto, menor largura de banda (<1 Kbps), no entanto, com maior confiabilidade. Um SF inferior (até 7) significa que o sinal está sendo transmitido mais rápido, portanto, com maior largura de banda, no entanto, com possível perda de confiabilidade. Lorawan suporta bits de paridade, como cada quinto bit, assim como os gadgets finais de Lorawan ('motes') geralmente esperam em um reconhecimento do gateway para garantir que eles possam retransmitir em situação de um tempo limite. Mesmo assim, dependendo do meio ambiente, as mensagens podem ser perdidas devido a interferência, obstruções, além de contender os dados de envio de motivos. Lora alcança seu desempenho de longa distância como mencionado utilizando o CSS, que é um tipo de sinalização de espectro de propagação, por mais diferente da pulsão de freqüência (FHSS) ou espectro de propagação de seqüência direta (DSSs), sendo que se desenvolve Zigbee de WiFi (IEEE 802.11). Onde o CSS difere é que ele não utiliza nenhum tipo de codificação especial, utiliza uma amplitude constante, mas modula no domínio de freqüência. A sinalização de LORA pode, portanto, ser determinada como "chocar" no espectro RF, que se impulsionam em frequência ("up-chirp") ou diminuir ("chip-down") dentro de uma banda específica, seja de 125 kHz ou 500 kHz. Estes podem ser utilizados para produzir sinais que são então utilizados para codificar quadros de lora, como na imagem abaixo. Uma sequência de comunicação de lora, mostrando os símbolos exclusivos para cima - bem como down-chirp. (Crédito: Sakshama Ghoslya) Nesta sequência, vemos 8 sinais up-chirp de preâmbulo que determinam o início de um quadro de LORA, cumprindo por dois símbolos de sincronização down-chirp. Estes são então cumpridos pela mensagem de carga útil. A duração precisa de cada sinal depende do SF escolhido. Adicionando a ampla área Como aludido a anteriormente, a Lorawan depende de gateways para atuar como a interface entre os gadgets habilitados para LORA, bem como a Internet mais ampla, equacionando de Lora a um protocolo baseado em IP, bem como vice-versa. O negócio por trás da Lora (semtech) cobre os detalhes por trás disso em sua documentação. Isso inclui o elemento de segurança da transmissão dos dados via Lorawan. Presumendo Gadgets finais são configurados com chaves de segurança, todo o tráfego da Web entre um gadget final, bem como o servidor, pode ser completamente autenticado, bem como criptografado. Layout básico de lorawan. (Crédito: semtech) Outro elemento importante com os gadgets finais de Lorawan é a de classes de gadget. Aqui são identificadas três classes exclusivas, o que depende em grande parte do seu orçamento de energia: Classe A: Estes são gadgets que se levantam às vezes para interagir com um servidor, transmitir alguns dados, etc.é pode ser, por exemplo um nó sensor. classe B: gadgets que interagem com um servidor em intervalos definidos, permitindo-lhe responder da mesma forma aos pedidos. Classe C: nesta categoria, o dispositivo está sempre alimentado-em, bem como sempre a comunicar. Basta ligá-lo ST B-L072Z-LRWAN1 LoRaWAN / Sigfox placa de avanço. Neste ponto, devemos ter um conceito de remoção do que a inovação por trás LoRaWAN implica, bem como o que é necessário para configurar uma LoRaWAN. Isso aumenta a preocupação de onde precisamente obteríamos uma porta de entrada, bem como o outro hardware requisito de. presumindo que não estamos olhando para estabelecer uma operação industrial aqui, ainda estamos confiada a uma série de opções simples para começar. Essencialmente, o método para ir é para comprar alguns módulos off-the-shelf para link para um de computação ou plataforma de sensores de opção, bem como de igual modo produzir o seu próprio gateway, ou produzir uma conta com um dos LoRaWANs abertas ativos na região do alvo. Aqui digitação 'LoRaWAN módulo' em um motor de procura de opção você recebe uma miscelânea de escolha, que vão desde SX1301 do Semtech às ofertas de Murata ou uma das muitas alternativas, obtidos como IC de integrar em seu próprio design de hardware, como o módulo pluggable ou como toda placa avanço (por exemplo STM32L0-base). Qual a melhor opção é se principalmente depender da classe dispositivo, bem como se ele está destinado a ser um gadget final ou gateway. Com isso ordenado, a principal preocupação é mais provável que se deseja executar a própria porta de entrada ou não. Se sim, então (baseado em Ruby, GitHub) ThingSpeak, bem como As coisas Stack (Go baseados em, GitHub) pelos mercados coisas são duas opções proeminentes. Se isso não é o seu geléia, ou a criação de gateways na área onde você quer dizer para implantar os dispositivos finais não é viável, assinando tanto como utilizar a rede de ThingSpeak, ou as coisas de rede é uma opção. Isto inclui nos painéis de internet, bem como, eliminando a exigência de qualquer tipo de hardware do servidor realizada localmente. Não é o único jogo na cidade Do programa LoRaWAN não é a única opção aqui. uma escolha mais típico LPWAN é Sigfox, embora seu alcance entre os amadores é neste momento um pouco limitado. DASH7 é, um protocolo aberto interessante, que funciona apenas como LoRaWAN em bandas não licenciadas. SEMTECH-se parecer para ver DASH7 como complementar à LoRaWAN, com maiores taxas de dados de DASH7 tornando-se mais aplicável a cenários específicos. Curiosamente, notas Semtech que LoRaWAN híbrido, bem como aparelhos DASH7 já estão sendo implantados. O conceito por trás disso é que, às vezes DASH7 é mais eficaz para utilizar, uma vez que podem totalizar um acordo rápido com a sua maior largura de banda, enquanto outras vezes LoRaWAN acaba sendo mais eficiente da energia. Este é um elemento que é potencialmente comumente negligenciado em comparações entre essas diferentes tecnologias LPWAN. Enquanto isso, Candida Ayoub et al. (2018) determinar LoRaWAN, DASH7 bem como NB-IdC como os três padrões LPWAN primárias. NB-IdC (banda estreita IdC) foi criada pelo 3GPP, com a primeira especificação de serem congeladas em 2016. Ao contrário dos outros dois padrões, NB-IdC utiliza espectro licenciado. Ambos NB-Internet das coisas, bem como LoRaWAN funcionar uma gama semelhante, embora NB-IdC tem a vantagem de operar em um espectro licenciado, ou seja, potencialmente menos interferência dos inúmeros gadgets para consumidores que assim atuam naquelas bandas. Empacotando É claro que há mais do que suficiente opções ao redor para comunicações sem fio para preencher uma grande variedade de necessidades, bem como requisitos. No momento, parece que LoRaWAN é a opção LPWAN óbvia para amadores, além de para pequenas implantações industriais, no entanto DASH7 pode fazer sentido se você exigência de mais largura de banda. A melhor parte de tudo isso é mais provável exatamente como é simples, mesmo para aqueles com um plano de orçamento moderado para começar com trabalhos divertidos que incluem deixando o sensor, bem como aparelhos atuador em torno de uma área ampla, permitindo escolhas interessantes, tais como automação de fazenda bem como a monitorização. exatamente como as coisas vão evoluir aqui nos próximos anos vai ser difícil dizer, no entanto com exatamente como LPWAN imparável parece ser como parte da onda de Internet das coisas, é remove que as escolhas serão aumentando em vez de diminuir.