Технология LoRaWAN

LoRaWAN – открытый протокол связи с топологией типа «звезда», разработанный для организации взаимодействия между дешёвыми маломощными устройствами, работающими от аккумуляторов или батарей (Интернета вещей). Особая модуляция LoRa для межмашинного взаимодействия широко применяется для IoT – возможна организация сетей с 1 млн. устройств с автономностью работы до 10 лет. Именно система LoRaWAN идеально подходит для «интернета вещей», в частности, для автоматизированной отправки информации с датчиков в системах «умный дом», проектах «умный город», на производстве, в ЖКХ.

Продукт внесён в РЕЕСТР РОССИЙСКОГО ПРОГРАММНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ

Система сбора телеметрии по стандарту LoRaWAN

Система сбора телеметрии в сети LoRaWAN используется для управления сетью, базовыми станциями (шлюзами) LoRa, получения данных с БС для передачи их прикладным программам для последующей обработки. Состоит из 3-х компонентов: сервер приложений, сервер сети и web-приложение администратора. В web-приложении реализованы следующие функции:

Базовые станции – поиск по разным параметрам, добавление, удаление, объединение в группы, отображение и изменение параметров БС.
Конечные устройства – поиск по требуемым параметрам, добавление, удаление, объединение в группы.
Пользователи системы – управление.

LoRaWAN – архитектура беспроводной связи для IoT

Сетевая архитектура LoRaWAN строится по топологии «звезда». В отличие от сетей с mesh-архитектурой или сотовой сети такая топология позволяет снизить энергопотребление устройств, что особенно важно с учётом особенностей использования сети в рамках сбора и передачи данных.

Понять, что это – LoRaWAN, можно по следующей упрощенной схеме:

Каждое устройство отправляет данные на несколько БС (шлюзов).
Шлюз осуществляет пересылку пакета на сетевой сервер с помощью выбранного способа передачи (Wi-Fi, LTE и пр.).
Сетевой сервер обеспечивает безопасность передачи данных, управляет скоростью и выбором оптимального маршрута, но он не расшифровывает обрабатываемую информацию.
Сервер приложений обеспечивает расшифровку принятых данных, которые потом передаются в биллинг, на интерфейс потребителя и пр.

При данной архитектуре можно избавиться от хэндовера, когда устройства перемещаются в пределах действия сети. Данные от узлов передаются по накоплению или прерыванию.

Для защиты данных безопасность обеспечивается на 2-х уровнях:

сети – аутентификация узла;
приложений – отсутствие доступа оператора сети к данным пользователя.

К особенностям LoRaWAN можно отнести следующее:

Низкое энергопотребление. Радиомодуль может работать от элемента питания минимум год, а чаще – до 5 лет и больше. Срок службы зависит от класса устройств (датчиков) – A, B или C. Самый экономный – A класс. Если бы использовалась Wi-Fi или LTE, то менять батарейки пришлось бы через 2-4 суток.
Надёжность передачи данных. Нет необходимости в скорости 5 Мбит/с для передачи данных в несколько байт. Шлюзы могут получать на 1 канале связи несколько скоростей. При хорошем соединении и близости к шлюзу возможно увеличение скорости при одновременном снижении времени в эфире, что открывает «окно» для других узлов в сети. Радиус уверенного приёма обычно составляет 1-2 км, что для большинства задач более чем достаточно. На расстоянии 1 км можно принимать данные из подвальных помещений много квартирных домов.
Соответствие требованиям законодательства. В LoRa используются частотный диапазон и мощность, разрешенные в России. Поскольку стандарт LoRa открытый, то все датчики, радиомодули можно найти в продаже от нескольких производителей.

Документация LoRaWAN

Применение LoRaWAN

Применение LoRaWAN с системой сбора телеметрии востребовано в следующих сферах:

«Умный город». Возможна реализация в рамках проектов «умный город» в различных направлениях безопасности и ЖКХ, включая контроль освещенности, заполнения мусорных контейнеров и др.
«Умный дом». Технология LoRaWAN идеально подходит для использования в рамках проектов «умный дом» для автоматизации и управления зданиями.
Энергетическая сфера. Получение и передача данных со счётчиков электроэнергии, тепла, газа, воды как бытовых, так и промышленных потребителей.
Транспортная сфера. От учёта транспорта и грузов, «умных парковок» до определения местоположения и логистики.
Производство. Анализ состояния промышленного оборудования, станков, техники, емкостей и контейнеров без непосредственного участия обслуживающего персонала.

Использование LoRaWAN для IoT, конечно, не ограничивается только вышеперечисленным. Дальнейшее развитие технологий и автоматизация различных сфер деятельности человека приведут к ещё большей популярности данной технологии для повышения надёжности, безопасности и удобства контроля и управления.