Сферы применения LoRaWAN
-
Энергоресурсы
Получение показаний со счетчиков газа, воды, электричества, тепла, протечек.
-
Транспорт
Мониторинг автотранспорта и грузов на отведенной территории, определение местоположения, логистика хранения, умные парковки.
-
Производство
Контроль состояния контейнеров, ёмкостей на производстве с нефтяным или химическим назначением, а также анализ эксплуатации оборудования, станков и техники.
-
Умный город
Контроль и управление освещением, мусорных контейнеров, погодных условий, выбросов, контроль люков и безопасность объектов.

Технология LoRaWAN
LoRaWAN — это один из типов LPWAN сетей, расшифровывается как Low-power Wide-area Network — «энергоэффективная сеть дальнего радиуса действия».
LPWAN сети являются беспроводными и имеют широкий радиус охвата, основной плюс таких сетей является низкое энергопотребление, а объем передачи данных в таких сетях измеряется в байтах, но этого достаточно что бы передавать необходимую телеметрию с конечного устройства на сервер диспетчера. Время жизни таких конечных устройств несколько лет от одной батареи и зависит от расписания передачи данных.
В основном устройства с LPWAN подключением — типичные микроконтроллеры с минимальным потреблением энергии и беспроводным сетевым интерфейсом. Такие устройства как правило связываются со своим шлюзом (базовой станцией), который имеет IP адрес для выхода в интернет.
LoRaWAN это технологический стандарт разработанный и поддерживаемый Lora Альянсом, данный Альянс состоит из международных телекоммуникационных компаний и производителей, а также интеграторов. Технологическая платформа LoRaWAN может сегментироваться на два компонента:
• LoRa: Проприетарная технология с радио модуляцией LoRaWAN, использующая беспроводную связь для подключения между конечными устройствами и шлюзами.
• LoRaWAN: Протокол управления доступом, использующий для идентификации MAC адрес (MAC — media access control — Управление доступом к среде) для передачи и управления сообщениями между Cетевым Cервером LoRaWAN и конечным устройством.
Архитектура
Данная диаграмма показывает оконечную
архитектуру LoRaWAN сети
В диаграмме показаны четыре ключевых элемента сети:
Устройства: Конечные IoT устройства которые отправляют и получают сообщения в беспроводной сети LoRA.
Шлюзы: Шлюз работает как ретранслятор и его задача отправлять все сообщения от конечных устройств и передавать их на сервер сети и обратно.
Сетевой сервер: занимается управлением и обслуживанием сети LoRA
Сервер приложений: Все устройства отправляют сообщение с payload в конечное приложение клиента.
На диаграмме показано, что топология сети имеет тип «Звезда» (Звезда — базовая топология компьютерной сети, в которой все компьютеры/устройства сети присоединены к центральному узлу, образуя физический сегмент сети.) с сетевым сервером соединяющим несколько шлюзов, которые в свою очередь соединяются с устройствами по беспроводной сети LoRA. Связь является двунаправленной, но преобладающий тип связи принятие данных от конечных устройств.
На схеме показано два LoRaWAN сообщения, отправленные с помощью двух беспроводных устройств, обозначенными оранжевым и зеленым.
В верхней зоне покрытия беспроводной сети LoRA, устройство отправляет сообщения LoRaWAN с помощью беспроводной сети LoRA. Это сообщение принимается шлюзом и отправляется на сетевой сервер. В нижних зонах покрытия, устройство отправляет аналогичное сообщение LoRaWAN, которое принимается двумя шлюзами, эти два сообщения пересылаются на сетевой сервер.
Мы показали два устройства, связанные с двумя различными серверами приложений, т.е. в LoRaWAN, приложение определяет как устройства связаны с определенным бэкенд сервером и все устройства связаны с определённым приложением.
Данные
Шлюзы отправляют LoRaWAN сообщения по беспроводному интерфейсу используя протокол сообщений шлюза (Gateway Message Protocol), определенный в соответствии со спецификацией интерфейса LoRaWAN Gateway to Server. Сообщения LoRaWAN и вложенные в него данные отправляются в JSON кодированном формате используя UDP/IP
На изображении панель управления сетевого сервера
LoRaWAN спецификация не определяет не описывает как сетевой сервер будет взаимодействовать с сервером приложения (диспетчера). Обычно для обмена сообщениями между сетевым сервером и сервером приложения используют стандарты IoT, такие как MQTT, AMPQ, HTTP и другие.
LoRa Устройства
Конечные устройства обмениваются сообщениями LoRaWAN со шлюзами на разных частотных каналах и скоростях передачи данных, которые определены документом региональных параметров LoRa Альянса.
В настоящее время более 100 стран используют данные спецификации LoRaWAN, основные из них представлены ниже.
Региональные стандарты
Ниже представлена таблица с рекомендованными настройками для сетевого сервера, в разных регионах, для России параметр RU868
Parameter | EU868 | US902 | CN779 | RU868 |
---|---|---|---|---|
Coding Rate | 4/5 | 4/5 | 4/5 | 4/5 |
RX1 Join Delay (s) | 5 | 5 | 5 | 5 |
RX2 Join Delay (s) | 6 | 6 | 6 | 6 |
RX1 Delay (s) | 1 | 1 | 1 | 1 |
RX2 Delay (s) | 2 | 2 | 2 | 2 |
Gateway Power | 16 | 26 | 12 | 16 |
Max EIRP (dBm) | 16 | 30 | 12.15 | 16 |
Max Power | Max | Max | Max | Max |
Min Power | Max — 14dB | Max — 20dB | Max — 10dB | Max — 14dB |
Max Data Rate | SF7 125 kHz | SF8 500 kHz | SF7 125 kHz | SF7 125 kHz |
Initial Duty Cycle | 100% | 100% | 100% | 100% |
Initial RX1 DR Offset | 0 | 0 | 0 | 0 |
Initial RX2 DR | SF12 125 kHz | SF12 500 kHz | SF12 125 kHz | SF12 125 kHz |
Initial RX2 Freq (MHz) | 869.525 | 923.3 | 786 | 869.1 |
Initial Channels | 0-2 | 0-71 | 0-2 | 0-1 |