IoT प्रदाता के नोट्स। लोरावन और RS-485

हैलो प्रिय इंटरनेट ऑफ़ थिंग्स के प्रेमी। मैं अपने लेखों की श्रृंखला जारी रखता हूं।

इसलिए, हमने सीखा कि काउंटरों और मास्टर्ड एन्क्रिप्शन के पल्स आउटपुट के साथ कैसे काम किया जाए। अगला कदम क्या है? उत्तर स्पष्ट है। RS-485।

सिद्धांत की एक बिट। RS-485 (अनुशंसित मानक) एक अतुल्यकालिक भौतिक परत इंटरफ़ेस है। उन्होंने औद्योगिक इंटरनेट पर अपार लोकप्रियता हासिल की, उपयोगिताओं से लेकर और विभिन्न कारखानों और उद्यमों के साथ समाप्त।

सिद्धांत रूप में, लगभग कोई भी मीटर जो हमें एक नहीं देना चाहता है, लेकिन कई मापदंडों, सबसे अधिक संभावना है, आरएस -485 से लैस होगा। कम सामान्यतः, RS-232 या M-Bus, लेकिन अब के लिए हम उन्हें एक तरफ छोड़ देते हैं और सबसे खुलासा उदाहरण का विश्लेषण करते हैं। अधिक सटीक, उसके साथ काम करने में समस्याएं।

गति की समस्या

RS-485 एक वायर्ड मानक है। लोरा - वायरलेस। यह तर्कसंगत है कि उनके साथ दोस्त बनाने में सक्षम एक निश्चित उपकरण होना चाहिए।

बिलकुल ठीक। लाइन में टर्मिनल के लगभग हर निर्माता के पास आरएस -485 समर्थन वाला एक रेडियो मॉड्यूल है। यह एक पारदर्शी चैनल के सिद्धांत पर काम करता है। तार के माध्यम से जाने वाले सभी पैकेटों को लोरावन पैकेट के पेलोड के रूप में पैक किया जाता है और ट्रांसमिशन में भेजा जाता है। या प्राप्त होते हैं और विद्युत आवेगों में परिवर्तित होते हैं।

और यहाँ पहली समस्या है। RS-485 एक बहुत ही उच्च गति वाला इंटरफ़ेस है। इस पर पैकेट कई किलोबाइट / सेकंड या कई दसियों की गति से चलते हैं। उदाहरण के लिए, एक विशिष्ट मोडबस गति 9.6 kbit / s है।

लोरा, यहां तक ​​कि सबसे अच्छा एसएफ = 7 (125 kHz, 4/5) के साथ 5.5 kbit / s निचोड़ेंगे। उच्च एसएफ के साथ और भी कम होगा।

इसका मतलब है कि कुछ विद्युत मीटर के मूल्यों के सर्वेक्षण में सेकंड नहीं लगेंगे, और दसियों सेकंड भी नहीं। मिनटों के लिए स्कोर जाएगा। और यह ठीक से समायोजित प्रतीक्षा समय के साथ है। यदि आप डिफ़ॉल्ट सेटिंग्स को छोड़ देते हैं, तो आपका सर्वेक्षण सबसे अधिक समय समाप्त होने की संभावना है। मैं लोरावन पैकेट की लंबाई पर प्रतिबंध के बारे में चुप हूं। बस परेशानी है।

मतदान की समस्या

पल्स आउटपुट के साथ, सब कुछ सरल है। हम दालों की गणना करते हैं, उन्हें विभाजन मूल्य से गुणा करते हैं और मीटर रीडिंग प्राप्त करते हैं। कोई भी सरल इंटरफ़ेस इसे संभाल सकता है। और इस तरह के एक इंटरफ़ेस, सादगी के अलावा, अधिक सार्वभौमिक होगा।

RS-485 के साथ, सब कुछ बहुत खराब है। हैरानी की बात है, कई लोग एक महत्वपूर्ण बात नहीं समझते हैं।
RS-485 EXCHANGE का कोई PROTOCOL नहीं है! यह पैकेट के प्रारूप को निर्दिष्ट नहीं करता है जो इसके अंदर जाता है। वास्तव में, यह सिर्फ एक प्रसारण माध्यम है। इंटरफ़ेस की केवल विद्युत और लौकिक विशेषताओं को निर्दिष्ट किया जाता है। वह सब है! शीर्ष पर सब कुछ पहले से ही अलग-अलग होना चाहिए।

और जुदा करने के लिए कुछ है! हमारे पर्यावरण के शीर्ष पर, हर निर्माता जो चाहे उसे हवा दे सकता है। खैर, या जो निकला वह उसके लिए व्यक्तिगत रूप से सुविधाजनक था। उदाहरण के लिए, VKT-7 हीट मीटर ModBus के माध्यम से हमारे साथ संवाद करेगा। और एनर्जोमेरा - GOST R IEC 61107-2001 के माध्यम से।

ये सभी प्रोटोकॉल हैं जो ऊपर से ट्रांसमिशन माध्यम पर आरोपित हैं और एक उच्च स्तर है। प्रत्येक प्रोटोकॉल में फ्रेम की अपनी संरचना होती है, इसके लिए कुछ क्रियाओं को करने के लिए अपनी टीमों की आवश्यकता होती है, मूल्यों के विभिन्न भंडारण (और इसलिए मतदान) के लिए प्रदान करता है। इसलिए, प्रत्येक डिवाइस को अपनी स्वयं की पोलिंग स्क्रिप्ट की आवश्यकता होती है। इसके अलावा, एक प्रोटोकॉल (एक ही ModBus) के ढांचे के भीतर भी, यह स्क्रिप्ट डिवाइस से डिवाइस में भिन्न होगी।

प्रोटोकॉल स्वयं एक रहस्य नहीं हैं और, अधिकांश भाग के लिए, खुले हैं। इसके अलावा, प्रत्येक निर्माता की वेबसाइट में अक्सर एक मुफ्त उपयोगिता होती है जिसके साथ आप उपकरणों को पूछताछ कर सकते हैं। लेकिन ये उपयोगिताओं एक निर्माता के लिए सार्वभौमिक और तेज नहीं हैं। और हमें याद है कि हमारे पास लगभग हमेशा उपकरणों का एक चिड़ियाघर है। और एक ही समय में क्लाइंट पर कई प्रोग्राम डालने के लिए ... ठीक है, यह बहुत सुविधाजनक नहीं है।

दो रास्ते हैं। या अपना खुद का कुछ लिखें। या एक कार्यक्रम लें जिसमें सबसे लोकप्रिय उपकरणों के लिए मतदान स्क्रिप्ट पहले से ही संकलित किए गए हैं। बाजार पर कई तैयार समाधान हैं, कहते हैं, "LERS- लेखा" या "YaEnergetik"। लेकिन उन्हें भुगतान किया जाता है और अच्छे पैसे खर्च होते हैं। साथ ही इसके सॉफ्टवेयर का विकास।

इसके अलावा, अगर हम औद्योगिक इंटरनेट (यानी हम आवास और सांप्रदायिक सेवाओं के ढांचे से परे हैं) के बारे में बात कर रहे हैं, तो तैयार किए गए सार्वभौमिक समाधान अब आपकी मदद नहीं करेंगे। कैसे हो?

कोई रास्ता नहीं।

यदि आप अभी भी पारदर्शी चैनल के माध्यम से लोरा के माध्यम से मतदान करने की योजना बनाते हैं, तो आप अभी भी गति सीमा और टाइमआउट में भाग लेंगे। यह तुरंत नहीं हो सकता है और पहले डिवाइस के साथ नहीं, लेकिन यह होगा।

मानक मुद्दा

सभी परेशानियों के अलावा, हमारे पास एक और है। क्योंकि RS-485 का तात्पर्य है कि हम किसी भी समय डिवाइस से संपर्क कर सकते हैं, इसके समर्थन के साथ लोरा रेडियो मॉड्यूल क्लास सी होना चाहिए। अर्थात, प्रसारण को हमेशा सुनें और जवाब देने के लिए तैयार रहें।

आपको याद दिला दूं कि क्लास सी में बैटरी की शक्ति नहीं होती है, लेकिन तब समस्या इतनी गंभीर नहीं होती है। आमतौर पर, RS-485 वह जगह है जहां बाहरी शक्ति प्राप्त की जा सकती है।

इससे भी बुरा हाल है।

कायदे से, हम दो फ्रीक्वेंसी रेंज में काम कर सकते हैं। 864-865 मेगाहर्ट्ज सीमा याद रखें? हवा पर समय का 0.1% से अधिक नहीं? इसका मतलब है कि प्रत्येक अलग से लिया गया उपकरण हवा में हो सकता है, उदाहरण के लिए, प्रति घंटे 3.6 सेकंड से अधिक नहीं। लेकिन इस समय के दौरान, SF = 12 पर हमने तीन पैकेज भी नहीं लिए।

आप चैनलों से अधिकतम 868.7-869.2 निचोड़ने का प्रयास कर सकते हैं। हालांकि, लोरावन विनिर्देश के क्षेत्रीय मानकों का एक और प्रतिबंध यहां लागू होता है - प्रत्येक टर्मिनल डिवाइस (शुल्क चक्र) के लिए 1 प्रतिशत से अधिक एयरटाइम नहीं। ठीक है, पहले से ही आसान, 36 सेकंड। केवल भाव अभी भी वास्तव में नहीं है।

कुछ बिंदु पर, हम कह सकते हैं - ओह अच्छी तरह से उन्हें, ये बकवास! मैं जब तक आवश्यक हो, हवा पर बैठूंगा! लेकिन तब ऐसा प्रतीत होता है:

ईथर क्षमता की समस्या

लोरा व्यर्थ और दुर्लभ पैकेटों के आदान-प्रदान में नहीं है। वास्तव में, पूरा मानक इसी के आसपास बनाया गया है। यह आवश्यक है कि प्रत्येक उपकरण हवा पर जितना संभव हो उतना कम समय ले। तब हम टकराव के जोखिम को कम करेंगे और प्रति बीएस कई हजार रेडिमोड्यूल्स के उस शानदार घनत्व को प्राप्त करने में सक्षम होंगे। यदि एक रेडियो मॉड्यूल एक मशीनगन की तरह पैकेट में स्क्रिबल होता है तो क्या होगा? इसकी आवृत्ति संचरण के समय व्याप्त है। और जवाब के समय, सभी आवृत्तियों पर कब्जा कर लिया जाता है बेस स्टेशन कुछ भी नहीं सुनता है जब वह खुद को प्रसारित करता है।

बेशक, किसी ने क्षमता बढ़ाने के लिए बैकलॉग को रद्द नहीं किया। यानी यदि एक रेडियो मॉड्यूल के कवरेज क्षेत्र में दो बीएस हैं, तो एक अभी भी जवाब देगा, और दूसरा किसी अन्य पैकेट को सुन सकता है। हालांकि, ईथर रबर नहीं है। यदि प्रत्येक रेडियो मॉड्यूल पैकेट के आदान-प्रदान में एक मिनट का समय लेगा, तो एक घंटे में हम प्रति बीएस 60 टर्मिनल उपकरणों को लटका नहीं सकते हैं, यह टकराव की अनुपस्थिति के अधीन है। बहुत कम, खासकर अगर आपको याद है कि शहर में प्रत्येक बीएस की कार्रवाई का दायरा लगभग 2 किमी है, या शायद अधिक है।

तो नहीं?

यह पता चला है कि हमारा LoRaWAN नेटवर्क केवल एक पल्स आउटपुट और वॉच सिस्टम वाले उपकरणों तक सीमित है, जहां एक यात्रा के तथ्य को दर्ज किया गया है?

नहीं।

हमने सिर्फ लोगों के इंटरनेट की अवधारणा का उपयोग करने की कोशिश की है जहां ऐसा नहीं किया जा सकता है। सहमत हैं, हमारे लिए एक स्थिर इंटरनेट चैनल का अत्यधिक उपयोग करना एक आदत है। उदाहरण के लिए, एक वीडियो खोलें, बफर में स्टॉक हथियाने, और न देखें। यानी यातायात गुजर जाएगा, लेकिन वास्तव में इसका उपयोग नहीं किया जाएगा।

हालांकि, यहां सब कुछ अलग है। हमारे पास बहुत कम गति है, हवा में भी समय नहीं है। इसे संयम से इस्तेमाल किया जाना चाहिए। आप क्या सोच सकते हैं?

इसका जवाब सतह पर है। LoRa के माध्यम से RS-485 पर प्रोटोकॉल ओवरहेड ट्रैफ़िक का एक गुच्छा न चलाएं।

मतदान लिपि को रेडियो मॉड्यूल में ही डाउनलोड किया जा सकता है। वह एक निश्चित आवृत्ति के साथ मौके पर मीटर से पूछताछ करेगा और हमें केवल सूखा, पूर्व-सहमत मान भेजेगा।

इस विधि के दो मिनीएज़ हैं:

• इस तरह के रेडियो मॉड्यूल के लिए कुछ कंप्यूटिंग संसाधनों की आवश्यकता होती है। प्रौद्योगिकी विकास के मौजूदा स्तर पर यह कोई बड़ी समस्या नहीं है।
• ऐसा रेडियो मॉड्यूल अधिक बिजली की खपत करता है। लेकिन एक पारदर्शी चैनल के मामले में, हमें क्लास सी का उपयोग करने के लिए मजबूर किया जाता है, जो बैटरी पर भी नहीं रहता है। यह क्या है

लेकिन हमें 2-3 पैकेजों में आवश्यक सभी जानकारी मिलती है। और फिर सब कुछ एक में फिट होगा, अगर आपको सचमुच कई मापदंडों की आवश्यकता होती है। वास्तव में, यह अक्सर होता है कि हमें सभी को पास करने की आवश्यकता नहीं है, मूल्यों का काफी सीमित सेट।

रेडियो मॉड्यूल एक घंटे में एक बार, डेटा को प्रसारित कर सकता है। और सर्वर साइड पर, हम उन्हें स्टोरेज में डाल देंगे। यदि आपको संग्रह तक पहुंचने की आवश्यकता है, तो सर्वर को डिवाइस को सर्वेक्षण करने की भी आवश्यकता नहीं है।

बेशक, आपको कुछ प्रकार के सार्वभौमिक रेडियो मॉड्यूल रखने की आवश्यकता है जिसमें विभिन्न स्क्रिप्ट भरी हुई हैं। और इस तरह की जानकारी प्राप्त करने में सक्षम इंटरफ़ेस। यह एक आसान तरीका नहीं है, लेकिन केवल यह सभी आवश्यकताओं और सीमाओं को पूरा करता है।

फिलहाल, अधिक से अधिक निर्माता इस निर्णय पर आ रहे हैं। वेगा इसी तरह के उपकरणों को तैयार कर रहा है; icbcom, ओरियन M2M और अन्य पहले से ही है।

क्योंकि यदि हम स्व-लिखित इंटरफ़ेस का उपयोग करते हैं, तो हमारे पास इसी तरह के विकास हैं। कुछ बिंदु पर, यह स्पष्ट हो गया कि अगर हम गहराई तक नहीं पहुंचे, तो हम बस काम नहीं कर सकते।

ट्रैफ़िक को बचाने के साथ ट्रिक्स के अलावा, हमें अभी भी एक अच्छे नेटवर्क की ज़रूरत है जिसमें डिवाइस न्यूनतम SF और अधिकतम गति पर काम करें। मैं जोर देता हूं - ऐसा नेटवर्क नहीं जिसमें एसएफ = 7 वाले सभी उपकरण हों। फिर भी आप इसे हासिल नहीं कर पाएंगे।

ऐसा नेटवर्क जो SF = 7 की तलाश करता है। इसका मतलब सक्षम योजना और एडीआर है।

आउटपुट पर, हमें यात्रा के लिए पैकेट के लिए पर्याप्त गति मिलती है, फिर भी प्रति बीएस बड़ी संख्या में रेडियो मॉड्यूल और पल्स आउटपुट से अधिक स्तर के इंटरफेस के साथ काम करने की क्षमता है। जिसकी आवश्यकता थी।

पीएस सहकर्मी, मैं प्रतिक्रिया के लिए सभी का आभारी हूं। मुझे बताओ, क्या आप अभी भी लोवरन या इंटरनेट ऑफ थिंग्स के बारे में जानने में रुचि रखते हैं? उत्तर मुझे पीएम या टिप्पणियों में लिख सकते हैं। सबसे दिलचस्प या बड़े पैमाने पर अनुरोधों के लिए, लेख प्रकाशित किए जाएंगे।