Технология связи LoRa

Протокол LoRaWAN 

Протокол LoRaWAN - это открытый протокол связи, который поддерживается некоммерческой организацией LoRa Alliance. Технология создавалась с целью организации связи между бюджетными устройствами, работающими на батарейках. LoRaWAN расшифровывается как Long Range Wide Area Networks.

Для идентификации протокол LoRaWAN использует MAC адрес (Media Access Control) для передачи и управления сообщениями, которыми обмениваются сетевой сервер и оконечное устройство, которое может выполнять функцию измерения или управления. Между сетевым сервером и оконечными устройствами двунаправленная связь, но преобладает отправка сообщений оконечными устройствами. Эти устройства, называемые также узлами LoRa или точками LoRaWAN, обычно получают питание от батарей, и находятся преимущественно в неактивном состоянии, за исключением периодов передачи сообщений.

Предварительный национальный стандарт ПНСТ 516-2021 "Информационные технологии. Интернет вещей. Спецификация LoRaWAN RU" утвержден Росстандартом и вступил в действие 01.07.2021. Согласно введению в документ, он "определяет телеметрический протокол с адаптивной полосой (LoRaWAN RU), оптимизированный для оконечных устройств с батарейным питанием, которые могут быть мобильными или стационарными".

Протокол LoRaWAN может применяться, например, для нужд ЖКХ и управления транспортной инфраструктурой, на производственных предприятиях и в сельскохозяйственной сфере, в добывающей отрасли и в организациях сферы гостеприимства.

Связь по протоколу LoRaWAN предполагает скорость передачи от 300 бит/с до 50 кбит/с. По мере отдаления приемника от передатчика скорость сигнала падает.

С целью оптимизации работы системы применяется адаптивное изменение системы передачи - ADR (Adaptive Data Rate).

Архитектура сети LoRaWAN

Сети LoRaWAN характеризуются высокой скоростью развертывания (от двух дней) и несложной пусконаладкой. Архитектура сети является простой: топология «звезда звезд» обеспечивает большой радиус покрытия для каждой базовой станции без необходимости задействовать промежуточное оборудование. "Звезда" - базовая топология компьютерной сети, где все устройства присоединены к центральному углу и формируют собой физический сегмент сети.

Базовая станция сети LoRaWAN (шлюз) получает сигнал от датчика и отправляет его на сервер. Шлюз выступает лишь передаточным звеном и не занимается обработкой сигнала. Центральный сервер обрабатывает сигнал и передает его на сервер приложений (APP Server) сервис-провайдера, с которого информация поступает пользователям. Управление всеми шлюзами осуществляет сетевой сервер, а каждый датчик "слышен" нескольким шлюзам.

LoRaWAN относится к категории LPWAN сетей (Low Power Wide-area Network, то есть «энергоэффективная сеть дальнего радиуса действия»). LPWAN сети являются беспроводными и отличаются широким радиусом охвата, а также низким энергопотреблением. 

Архитектура LoRaWAN разрабатывалась с ориентацией на активное использование оконечных мобильных устройств, что встраивает ее концепцию в общий тренд развития Интернета Вещей (IoT).

Преимущества технологии LoRaWAN

• низкое энергопотребление из-за передачи небольшого объема информации
• возможность подключения большого количества устройств (несколько десятков тысяч)
• продолжительный срок эксплуатации батарей из-за того, что устройства работают не постоянно
• эффективная работа в сложных метеоусловиях, неподверженность сигнала воздействию сигналов других сетей

Частоты LoRaWAN в России