Развитие сети LoRa в современном мире

20 августа 2017
ПК "СИРИУС"

Какое будущее у технологии LoRaWAN 2017. 29.09.2016 в Москве состоялась конференция, посвященная инновационным технологиям. Одной из главных тем стали стандарты LoRaWAN и их применение. С развитием интернета все большее количество вещей взаимодействует с ним. Дистанционное управление, автономная работа, мониторинг, контроль и еще много функций, которые только планируется внедрять. Одним из самых первых элементов стоит выделить сотовые сети. Но использование их в
масштабных целях дороговато. Высокая скорость приводит к максимальному энергопотреблению, что садит батареи устройств. Ладно, если речь идет о сотовых телефонах, которым необходима такая передача сигнала и скорость работы. Но если говорить о масштабном применении, то это просто не выгодно. Поэтому все сети необходимо видоизменить. Такими являются EC-GSM, eMTC, NB-IoT.

EC-GSM нуждается в наименьших корректировках. В этом и заключается уникальность данной системы, что она подходит практически под любое оборудование без дополнительной модернизации. Так же можно расширить основные функции.
• уменьшить количество сервисных сообщений. Период автономности до 50 минут.
• расширение канала для более быстрой передачи данных.
• улучшение безопасности соединения.

Технология eMTC так же является заменой сети LTE и рассчитана на масштабное подключение устройств. При этом обе сети могут работать вместе. Главное отличие системы - пропускная способность на высокой скорости до 1 Мбит/сек. Такая высокая передача иногда является необходимой.
Новая технология передачи данных NB-IoT. Новый тип радиодоступа, у которого много отличий от других сетей, в плане усиленной безопасности и новых протоколов шифрования.
По итогам есть три системы и пользователь может выбрать наиболее подходящую под свои потребности. Не последнюю роль играют стандарты. На сегодняшний день все технологии, кроме eMTC, имеют стандарты качества.

Для систем дистанционного обслуживания главным критерием является не скорость и объем передачи информации, а длительность работы без подзарядки. Маломощные сети LPWAN обладают маленьким энергопотреблением и большим радиусом волн. Обычно данная технология применяется для сбора данных с счетчиков. Компания Sigfox разработала похожую узкополосную технологию, которую применяют в 30 странах мира.
Еще похожие системы, применяемые в России, Стриж и LoRaWAN. Сеть Стриж при работе использует модуль Marcato 2.0 и применяется только на территории РФ. Сеть LoRaWAN использует метод LoRa.
Разработкой LoRaWAN занимается компания LoRa Alliance. Кроме них данную технологию используют по всему миру, и известные производители мировых брендов применяют стандарты LoRa для своего оборудования. Объединяют эти технологии низкая скорость и работа в частотах, не требующих лицензии.
По скорости передачи данных выигрывает LoRaWAN, позволяя передавать информацию быстрее, но меньше по количеству. Устройства работают более качественно и безопасно. Двойное шифрование обеспечивает максимальную защиту данных.


По радиусу действия практически одинаковы. Все зависит от местности, где установлен датчик. В населённых пунктах дальность радиоволн уменьшается, на открытых возрастает.
Важную роль играет доступность протоколов и открытость сетей. Открытая сеть только LoRaWAN, вся информация находится в свободном доступе на просторах интернета. Остальные сети предпочитают заключать договор на их использование.


Архитектура сети.
Внешне строение системы можно представить, как звезду. В центре находится основной сервер с несколькими шлюзами и много маленьких устройств, которые передают информацию через близлежащие шлюзы. Каждому пользователю автоматически присваивается идентификационный номер, по которому идет распознавание. У каждого устройства тоже есть свой номер и ключ регистрации в службе.

Оконечные узлы.
Оконечными узлами являются датчики, отправляющие информацию на сервер и получающие данные обратно. Существует несколько классов.
1)Класс А. Большую часть времени проводят во сне, периодически отправляя информацию на сервер. При таком использовании экономится электроэнергия, но невозможно произвести короткий обмен данными.
2) Класс С. Прием ведется всегда. Из минусов – большой расход энергии, зато оборудование всегда в сети.
3) Класс В. Самый оптимальный вариант, устройство спит, но часто просыпается для отправки данных. В итоге получается среднее энергопотребление и быстрая передача. Однако, серверов, поддерживающих такие устройства, практически нет.

Чем больше распространяется LoRaWAN, тем больше производителей предлагают свои варианты датчиков и модемов.

Базовая станция
Базовой станцией называют шлюзы, которые организуют посредничество между сервером и датчиком. От канала зависит размер и качество шлюза. Еще одно достоинство технологии LoRaWAN небольшая стоимость. Любое устройство можно подвести под стандарты. Все чипы и оборудование взаимозаменяемо. Можно выбрать модули любого производителя, главное маркировка соответствия стандартам.

Тенденции развития
Технологию LoRaWAN можно применять на любом производстве. На сегодняшний день самой перспективной является сфера ЖКХ, где необходимо собирать информацию с большого количества счетчиков. В промышленном производстве технология помогает передавать большие объемы информации без участия человека. Весь процесс автоматизирован. В России с каждым годом растет число производителей и потребителей сети LoRaWAN.