Sbírky

Síťová architektura LoRa: LoRaWAN

Síťová architektura LoRa: LoRaWAN

Síť LoRa využívá telekomunikační síť nazvanou LoRaWAN, která zajišťuje směrování dat z koncového uzlu přes bránu LoRaWAN k požadovaným entitám. LoRaWAN také definuje způsob, jakým jsou data odesílána po síti, podrobně popisuje brány LoRaWAN a síťový server LoRa.

Stejným způsobem, jako má mobilní síť kabelovou síť nebo základní síť, je tomu tak i u LoRa, která se často označuje jako LoRaWAN.

Síťová architektura LoRa

Síť LoRa se skládá z několika prvků:

  • Koncové body: Koncovými body jsou prvky sítě LoRa, kde se provádí snímání nebo řízení. Obvykle se nacházejí na dálku.
  • LoRa brána: Brána přijímá komunikaci z koncových bodů LoRa a poté je přenáší do systému backhaul. Tato část sítě LoRa může být ethernetová, celulární nebo jakékoli jiné telekomunikační spojení, kabelové nebo bezdrátové. Brány jsou připojeny k síťovému serveru pomocí standardních připojení IP. Tímto způsobem data používají standardní protokol, ale lze je připojit k jakékoli telekomunikační síti, ať už veřejné nebo soukromé. S ohledem na podobnost sítě LoRa se sítí celulárních mohou být brány LoRaWAN často umístěny společně s celulární základnovou stanicí. Tímto způsobem jsou schopni využívat volnou kapacitu v síti backhaul.
  • Síťový server LoRa: Síťový server LoRa spravuje síť a v rámci své funkce eliminuje duplicitní pakety, plánuje potvrzení a upravuje datové rychlosti. S ohledem na způsob, jakým jej lze nasadit a připojit, je velmi snadné nasadit síť LoRa.
  • Vzdálený počítač: vzdálený počítač pak může ovládat akce koncových bodů nebo z nich shromažďovat data - síť LoRa je téměř transparentní.

Pokud jde o skutečnou architekturu pro síť LoRa, uzly jsou obvykle v topologii hvězd hvězd s bránami tvořícími transparentní most. Tyto předávají zprávy mezi koncovými zařízeními a serverem centrální sítě v back-endu.

Komunikace s uzly koncového bodu je obecně obousměrná, ale je také možné podporovat provoz vícesměrového vysílání, což je užitečné pro funkce, jako jsou aktualizace softwaru apod., Nebo jiné zprávy hromadné distribuce.

Třídy koncových bodů LoRaWAN

Existuje mnoho různých potřeb pro koncové body LoRa. LoRaWAN tedy podporuje tři třídy koncových bodů:

  • Třída A - obousměrná koncová zařízení:Koncová zařízení LoRaWAN třídy A poskytují obousměrnou komunikaci. K dosažení tohoto cíle následuje po každém přenosu koncového bodu dvě krátká okna pro příjem downlinku. Přenosový slot naplánovaný konkrétním koncovým bodem je založen na potřebách koncového bodu a také existuje malá variace určená pomocí náhodného časového základu.

    Provoz LoRa třídy A poskytuje možnost nejnižšího výkonu pro koncové body, které vyžadují pouze downlink komunikaci ze serveru krátce poté, co koncové zařízení odeslalo uplink přenos. Downlink komunikace ze serveru kdykoli jindy počkejte na další naplánovaný čas odchozího připojení.

  • Třída B - obousměrná koncová zařízení s plánovanými sloty pro příjem:Zařízení LoRa třídy B poskytují funkčnost třídy A a navíc otevírají další přijímací okna v plánovaných časech. K dosažení požadované synchronizace ze sítě koncový bod obdrží časově synchronizovaný maják z brány. To umožňuje serveru vědět, kdy poslouchá koncové zařízení.
  • Třída C - obousměrná koncová zařízení s maximálními sloty pro příjem:Zařízení LoRa třídy C poskytují téměř nepřetržitě otevřená přijímací okna. Uzavřeli se, pouze když vysílá koncový bod. Tento typ koncového bodu je vhodný tam, kde je třeba přijímat velké množství dat a nikoli je přenášet.

Zprávy LoRa

Když jsou zprávy přenášeny přes síť LoRaWAN koncovými zařízeními, jsou přijímány všemi základnovými stanicemi LoRa, které jsou v dosahu. Tato funkce zvyšuje odolnost sítě a zvyšuje počet úspěšně přijatých zpráv.

Ačkoli více základnových stanic LoRa v oblasti zvyšuje investiční výdaje na nasazení, zlepšuje výkon a při plánování sítě je třeba provést kompromis mezi výkonem a náklady.

Nadbytečné nebo více instancí příjmu jsou v síti filtrovány serverem LoRa, což také zajišťuje kontrolu zabezpečení zpráv.

Server LoRa také odesílá potvrzení koncovému zařízení a také odesílá zprávu na odpovídající aplikační server.

Kromě toho všeho je server LoRa také schopen poskytovat informace o poloze koncových zařízení. Používá techniku ​​zvanou TDOA, časový rozdíl příjezdu, čehož lze dosáhnout, protože mezi různými základnovými stanicemi existuje velmi přesná synchronizace času.

Schopnost sítě LoRa pojmout vícenásobný příjem stejných zpráv různými základnovými stanicemi také pomáhá při předávání mezi základnovými stanicemi, pokud je uzel mobilní.

Zabezpečení sítě LoRa

Otázka zabezpečení sítě je stále důležitější. Sítě LoRa proto vyžadují vysokou úroveň zabezpečení, aby se zabránilo narušení jakýchkoli systémů.

K dosažení požadované úrovně zabezpečení pro sítě LoRa bylo použito několik vrstev šifrování:

  • Unikátní síťový klíč (EUI64) a zajištění bezpečnosti na úrovni sítě
  • Unikátní aplikační klíč (EUI64) zajišťuje zabezpečení typu end-to-end na úrovni aplikace
  • Klíč specifický pro zařízení (EUI128)

Zaměstnání těchto vrstev šifrování zajišťuje, že síť LoRa zůstane dostatečně zabezpečená.

Síť LoRaWAN poskytuje požadovanou konektivitu, což umožňuje koncovým bodům LoRa předávat data přes bezdrátové rozhraní do brány a poté do požadovaného cíle.

Témata bezdrátového a kabelového připojení:
Základy mobilní komunikace 2G GSM3G UMTS4G LTE5GWiFiIEEE 802.15.4DECT bezdrátové telefonyNFC- Near Field CommunicationSíťové základy Co je CloudEthernetSériová dataUSBSigFoxLoRaVoIPSDNNFVSD-WAN
Zpět na bezdrátové a kabelové připojení


Podívejte se na video: LoRaWAN TouchTag from Everynet (Leden 2022).