LoRaWAN adalah teknologi yang dengan cepat mendapatkan popularitas di bidang solusi IOT. Pada saat yang sama, bagi banyak pelanggan masih kurang dipahami dan eksotis, karena itu ada banyak mitos dan kesalahpahaman di sekitarnya. Pada tahun 2018, amandemen undang-undang tentang penggunaan frekuensi LoRaWAN diadopsi di Rusia, yang memperluas kemungkinan menggunakan teknologi ini tanpa lisensi. Kami percaya bahwa sekarang adalah waktu terbaik untuk mulai menggunakan teknologi ini dalam menyelesaikan masalah bisnis nyata.
Dalam artikel ini kami akan mempertimbangkan prinsip-prinsip dasar LoRaWAN, opsi untuk membangun jaringan Anda sendiri dan menggunakan penyedia pihak ketiga, dan juga berbicara tentang produk kami yang mendukung LoRaWAN.
Apa itu LoRaWAN?
LoRaWAN adalah seperangkat protokol yang menentukan lapisan transmisi data fisik dan jaringan untuk perangkat berdaya rendah, berdaya rendah, yang beroperasi dalam jarak jauh. Singkatan LoRa berarti Long Range, yaitu, jarak transmisi data yang besar, dan WAN (Wide Area Network) berarti bahwa protokol juga menggambarkan lapisan jaringan.
Tidak seperti standar nirkabel GSM / 3G / LTE / WiFi yang terkenal, LoRaWAN pada awalnya dirancang untuk secara bersamaan melayani sejumlah besar perangkat pelanggan berdaya rendah. Oleh karena itu, penekanan utama adalah pada kekebalan terhadap gangguan, efisiensi energi dan jangkauan. Pada saat yang sama, kecepatan transfer data maksimum dibatasi hanya beberapa kilobit per detik.
Seperti jaringan seluler, LoRaWAN memiliki perangkat pelanggan dan stasiun basis. Jangkauan komunikasi unit pelanggan dengan stasiun induk dapat mencapai 10 km. Pada saat yang sama, perangkat pelanggan biasanya memiliki daya baterai otonom dan sebagian besar waktu mereka berada dalam mode hemat energi, sesekali bangun untuk pertukaran data jangka pendek dengan server. Jadi, misalnya, meter air dapat bangun setiap beberapa hari dan mentransmisikan nilai saat ini dari volume air yang dikonsumsi ke server, dan sisa waktu mereka dalam mode tidur. Pendekatan ini memungkinkan Anda untuk mendapatkan perangkat yang berfungsi hingga beberapa tahun tanpa perlu mengganti baterai. Tugas perangkat LoRaWAN adalah mentransfer / menerima data yang diperlukan secepat mungkin dari stasiun pangkalan dan membebaskan udara untuk perangkat lain, oleh karena itu ada aturan ketat pada jaringan untuk waktu yang diambil di udara. Perangkat mengirim data hanya setelah menerima konfirmasi dari stasiun pangkalan, ini memungkinkan Anda untuk mengontrol beban di udara dari server dan mendistribusikan secara merata sesi pertukaran data dalam waktu.
Standar LoRa menggambarkan lapisan fisik, modulasi sinyal dalam rentang frekuensi 433 MHz, 868 MHz di Eropa, 915 MHz Australia / Amerika dan 923 MHz Asia. Di Rusia, band Lo685 MHz digunakan untuk LoRaWAN.
Bagaimana LoRaWAN bekerja
Karena LoRaWAN beroperasi dalam jangkauan yang tidak berlisensi, ini sangat menyederhanakan penyebaran jaringannya sendiri dengan stasiun pangkalan, dalam hal ini Anda tidak perlu bergantung pada operator telekomunikasi. Selain menggunakan jaringan Anda sendiri, Anda dapat menggunakan jaringan operator yang ada. Penyedia LoRaWAN sudah ada di seluruh dunia dan baru-baru ini mulai muncul di Rusia, misalnya, operator
Er-Telecom sudah menawarkan koneksi ke jaringan LoRaWAN di banyak kota.
Di Rusia, LoRaWAN biasanya beroperasi di kisaran 866-869 MHz, lebar saluran maksimum yang ditempati oleh satu unit pelanggan adalah 125 kHz. Ini adalah bagaimana pertukaran data menggunakan protokol LoRaWAN pada spektrogram yang direkam oleh pengguna hub, Ruslan
ElectricFromUfa Nadyrshin dengan bantuan SDR.
Sejak 2018, Rusia telah mengadopsi amandemen undang-undang yang secara signifikan mengurangi pembatasan penggunaan frekuensi 868 MHz. Rincian tentang peraturan legislatif baru yang mengatur frekuensi LoRaWAN di Rusia dapat ditemukan
di artikel ini .
Base Station - Dalam terminologi standar LoRaWAN, itu disebut gateway atau hub. Secara sengaja, perangkat ini mirip dengan stasiun pangkalan jaringan seluler konvensional: perangkat akhir terhubung dengannya dan mengikuti instruksi untuk memilih saluran, daya, dan slot waktu untuk transmisi data. BTS terhubung ke server perangkat lunak terpusat yang memiliki akses ke keadaan seluruh jaringan secara keseluruhan, terlibat dalam perencanaan frekuensi, dll.
Biasanya, BTS LoRaWAN terhubung ke daya stasioner dan memiliki akses Internet yang stabil. Advantech menawarkan beberapa model BTS LoRaWAN dari seri
WISE-6610 dengan kapasitas 100 dan 500 unit pelanggan, dan kemampuan untuk terhubung ke Internet melalui Ethernet dan LTE.
Perangkat pelanggan -
perangkat klien berdaya rendah, biasanya dengan daya otonom. Sebagian besar waktu dalam mode tidur, mode hemat energi. Berinteraksi dengan server aplikasi jarak jauh untuk mengirim / menerima data. Menyimpan kunci enkripsi untuk otentikasi di stasiun pangkalan dan server aplikasi. Mungkin berada dalam jangkauan beberapa BTS. Sangat mematuhi aturan untuk bekerja di udara yang diterima dari stasiun pangkalan.
Perangkat Advantech WISE-4610 adalah terminal I / O modular, dengan beragam I / O analog dan digital serta antarmuka serial RS-485/232.
Pelanggan dapat menggunakan stasiun pangkalan LoRaWAN mereka atau menggunakan jaringan yang ada dari operator pihak ketigaLoRaWAN jaringan publik
Dalam arsitektur ini, perangkat terhubung ke jaringan publik dari operator pihak ketiga. Klien hanya perlu membeli perangkat pelanggan dan menyimpulkan perjanjian dengan penyedia, mendapatkan kunci untuk mengakses jaringan. Selain itu, klien sepenuhnya bergantung pada jangkauan operator.
Harus diingat bahwa dalam jaringan LoRaWAN publik dapat ada pembatasan ketat pada waktu udara yang dapat ditempati perangkat, oleh karena itu untuk aplikasi yang memerlukan pertukaran data lebih sering, jaringan semacam itu mungkin tidak cocok.
Sebelum mengirim data, perangkat meminta izin untuk mengirim, dan hanya jika stasiun pangkalan menjawab dengan konfirmasi, pertukaran akan berlangsung.
Saat menggunakan jaringan LoRaWAN pihak ketiga, klien menggunakan infrastruktur stasiun pangkalan orang lain dan tergantung pada jangkauan penyedia dan batasan transfer datanyaPendekatan ini nyaman, misalnya, ketika mengganti perangkat pelanggan di daerah perkotaan, di mana infrastruktur yang diperlukan sudah ada. Misalnya, untuk memasang sensor di bangunan tempat tinggal dan dengan sejumlah kecil data yang dikirimkan, untuk mengumpulkan data dari meteran listrik atau air. Perangkat semacam itu dapat mengirimkan data sekali setiap beberapa hari.
Jaringan pribadi LoRaWAN
Saat menggelar jaringan pribadi, pelanggan secara mandiri menginstal BTS dan merencanakan jangkauan. Pendekatan ini nyaman ketika Anda membutuhkan kontrol penuh atas jaringan, atau di situs di mana tidak ada jangkauan operator.
Dalam jaringan pribadi, pelanggan sepenuhnya mengendalikan infrastrukturDalam arsitektur ini, pelanggan berinvestasi sekali dalam peralatan untuk penyebaran BTS dan kemudian tidak bergantung pada layanan dan operator pihak ketiga. Opsi ini cocok untuk membangun jaringan di fasilitas pertanian terpencil, produksi, dll. Jaringan sendiri memudahkan untuk skala infrastruktur yang ada, meningkatkan jangkauan, jumlah perangkat pelanggan dan jumlah data yang dikirimkan.
Terminal input / output pelanggan WISE-4610
Spesifikasi teknis- Versi untuk semua rentang frekuensi dunia LoRaWAN
- Rentang komunikasi dengan basis hingga 5 km
- Modul Ekspansi untuk Menghubungkan Perangkat Periferal
- Baterai built-in 4000mAh
- Modul GPS (Galileo / BeiDou / GLONASS)
- Perlindungan IP65
- Pemrograman USB
Seri
WISE-4610 adalah terminal modular untuk menghubungkan berbagai perangkat periferal ke jaringan LoRaWAN. Dengan bantuan mereka, Anda dapat mengumpulkan data dari sensor digital dan analog, seperti termometer, hygrometer, barometer, akselerometer, dll., Mengontrol perangkat lain melalui antarmuka RS-232/485. Ini memiliki baterai 4000mA built-in, yang dapat bekerja secara mandiri hingga enam bulan. Terintegrasi dengan panel surya untuk mengisi daya baterai. Penerima GPS bawaan memungkinkan Anda menentukan lokasi perangkat secara akurat, yang menyederhanakan penghitungan dan pemasangan: perangkat dapat dipasang tanpa terlebih dahulu memasukkan basis data, dan setelah pemasangan, mereka secara otomatis dilampirkan ke objek berdasarkan koordinat yang diterima.
Pemrograman dan konfigurasi dilakukan melalui antarmuka USB biasa dan tidak memerlukan pengontrol dan programmer tambahan, sehingga dapat dilakukan di lokasi menggunakan laptop.
Modul antarmuka
Seperangkat antarmuka untuk menghubungkan perangkat eksternal ke
WISE-4610 diimplementasikan menggunakan modul antarmuka yang terhubung dari bawah. Satu terminal
WISE-4610 dapat menghubungkan satu modul antarmuka. Bergantung pada tugas pelanggan, ini bisa berupa input / output digital atau analog, atau antarmuka serial. Kontak antarmuka dilindungi oleh konektor kedap udara dengan koneksi berulir M12.
- WISE-S614-A - 4 input analog dan 4 input digital
- WISE-S615-A - 6 saluran untuk termometer tipe RTD (Resistance Temperature Detector)
- WISE-S617-A - 6 input digital, 2 antarmuka RS-232/485 serial
Sensor Seri Wzzard LRPv2
Sensor seri BB
Wzzard LRPv2 adalah unit pelanggan
LoRaWAN yang dirancang untuk mengumpulkan data dalam kondisi yang keras dan dirancang untuk pemasangan cepat. Mereka memiliki dasar magnet dan dapat dipasang dengan aman di permukaan logam tanpa pengencang tambahan, yang memungkinkan Anda untuk dengan cepat menggunakan jaringan beberapa perangkat. Konektor antarmuka tersegel, yang terletak di samping, dirancang untuk menghubungkan periferal dan sensor eksternal.
Spesifikasi teknis- Bekerja di semua rentang frekuensi LoRaWAN 868/915 / 923MHz
- Mount magnetik pada permukaan logam
- Antarmuka RS485 (Modbus), 4 input analog, 2 output digital, 1 output digital
- Koneksi kabel antarmuka yang ketat
- Pengoperasian dari 2 baterai lithium AA, panel surya atau catu daya 9 ~ 36V
- IP66
- Operasi pada -40 ~ 75 ° C
Advantech menawarkan rangkaian lengkap perangkat untuk menggunakan jaringan pribadi LoRaWAN. Gateway dari seri
WISE-6610 digunakan untuk menghubungkan perangkat pelanggan, seperti
WISE-4610 dan
Wzzard LRPv2 , dan mentransfer data ke server aplikasi. Barisan berisi model-model yang secara bersamaan mendukung koneksi 100 dan 500 perangkat pelanggan. Gateway terhubung ke Internet melalui Ethernet, versi dengan modem 4G bawaan juga tersedia. Dukungan untuk protokol MQTT dan Modbus untuk mentransfer data ke server aplikasi.
Spesifikasi teknis- Dukungan untuk semua rentang LoRaWAN
- Servis serentak dari 100 atau 500 unit pelanggan
- Koneksi ethernet
- Opsional: modem LTE bawaan
- Server / klien VPN bawaan
Kesimpulan
Teknologi LoRaWAN sepatutnya menarik banyak perhatian di lingkungan solusi industri, dan hari ini sudah mungkin untuk secara efektif menyelesaikan banyak masalah bisnis. Tetapi bagi sebagian besar pelanggan, LoRaWAN masih sedikit dikenal dan teknologi tidak jelas. Kami percaya bahwa dalam waktu dekat ini akan seluas jaringan seluler klasik, yang akan memudahkan pelanggan kami untuk mengimplementasikan solusi Internet of Things yang berdiri sendiri.