LoRawan (efektywna transmisja danych)

LoRaWAN powstał na bazie systemu LoRa (Long Range) – to jeden z efektywnych systemów komunikacji bezprzewodowej, o sporym zasięgu i obniżonym poborze mocy, który może przesyłać małe ilości danych na duże odległości. Te dwie najważniejsze cechy sprawiają, że lorawan to atrakcyjne rozwiązanie do stosowania w urządzeniach IoT. 

LoRaWAN – co to jest?

LoRaWAN (Long Range Wide Area Network) to protokół, który powstał na bazie modulacji systemu LoRa opracowanej przez firmę Semtech Corporation (właściciela firmy Sierra Wireless producenta prywatnych sieci 5G). Jest to warstwa oprogramowania, która określa, w jaki sposób urządzenia korzystają ze sprzętu, to znaczy kiedy przesyłają dane i w jakim formacie.

Cechy LoRaWAN

Najważniejsze cechy LoRaWAN to daleki zasięg w komunikacji i stosunkowo niski pobór mocy. Właściwości te sprawiają, że systemy LoRa to idealne rozwiązania dla przemysłowych i miejskich aplikacji IoT. Ponadto pozwalają pokonać wiele nowych wyzwań, które występują na obszarach wiejskich i miejskich, związanych np. z zanieczyszczenie środowiska, ociepleniem klimatu czy z występującymi klęskami żywiołowymi, przy pomocy pomiarów w czasie zbliżonym do rzeczywistego np. danych środowiskowych.

Kolejną ważną cechą technologii LoRa jest jej otwartość. Użytkownik ma wiele możliwości wyboru, w jaki sposób chce wdrożyć ten system w swojej infrastrukturze, sieć może zostać całkowicie w posiadaniu klienta, co pozwoli na brak generowania kosztów stałych i najwyższy poziom bezpieczeństwa, jednak klient będzie obarczony serwisowaniem urządzeń samodzielnie. Można taką sieć również zbudować w modelu subskrypcyjnym, z wykorzystaniem narzędzi konkretnego producenta lub dedykowanego rozwiązania jednej z firm wdrożeniowych.

Co również ważne, wszystkie urządzenia działające w standardzie lora-wan są w stanie komunikować się ze sobą. Jeśli mamy urządzenia od dwóch różnych producentów, jedyne co potrzebujemy, to dociągnąć odpowiedni dekoder udostępniony przez producenta i wgrać go na nasz Network Serwer. Pozwala to na dowolne mieszanie sprzętów opracowanych przez setki producentów.

Możliwości są praktycznie nieograniczone, a nasi specjaliści są gotowi podpowiedzieć, jakie rozwiązanie najlepiej nadaje się do każdego przypadku.  

Zastosowanie systemów LoRaWAN

Ze względu na swoją prostotę LoRaWAN jest szeroko stosowany w transporcie, rolnictwie i  produkcji. Jest to najlepsze rozwiązanie dla przemysłowych aplikacji, które przesyłają małe ilości danych z niewielką prędkością. Dane mogą być przesyłane na dużo większą odległość, niż w przypadku innych technologii bezprzewodowych, takich jak Wi-Fi czy Bluetooth. Dzięki temu urządzenia wykorzystujące LoRa idealnie nadają się do przesyłania danych z czujników, w trybach niskiego poboru mocy.

Technologia LoRaWAN i wykorzystujące ją systemy są odpowiednie dla zastosowań, które wymagają monitorowania parametrów działania, za pomocą różnych specjalizowanych czujników. Zastosowania obejmują szerokie spektrum m.in. zbieranie wartości z liczników, inteligentne sterowanie oświetleniem, powiadomienie o sytuacjach wymagających interwencji itd. W ofercie Stovaris znajdują się rozwiązania dedykowane konkretnym zastosowaniom, w których technologia LoRaWAN sprawdza się najlepiej. Zwłaszcza, jeśli wymagają one umieszczenia czujników w odległych pomieszczeniach, halach czy obiektach.

Architektura sieci LoRaWAN

Sieć LoRaWAN składa się z kilku elementów:

• Urządzenia końcowe – Czujniki IoT są niezbędnym narzędziem dla organizacji. Mogą dostarczyć Ci informacji, które wcześniej były niedostępne. Dzięki czujnikom IoT można monitorować, katalogować i optymalizować wiele elementów i cech środowiskowych w celu uzyskania najlepszej możliwej wydajności biznesowej.

• Bramki – Urządzenia odpowiadające za komunikację z urządzeniami końcowymi. To dzięki nim sygnał LoRaWAN jest propagowany i najczęściej od sposobu ich instalacji i jakości urządzeń zależy jakość i zasięg zbudowanej sieci LoRaWAN. Jedną bramkę można wykorzystać do połączenia nawet z tysiącami urządzeń końcowych.

• Network Serwer – Serwer zapewnia sterowanie ruchem łącza w dół w oparciu o informacje RF i zapewnia interfejs łącza w górę do warstwy aplikacji sieci, zapewniając użytkownikom wgląd w ich dane i umożliwiając im podejmowanie odpowiednich decyzji. Serwer zapewnia skalowalność, bezpieczeństwo i niezawodny routing danych. Może być postawiony w chmurze lub na infrastrukturze klienta lub nawet być wbudowany w samą bramkę LoRaWAN. Na przykład platforma The things network to jedna z najpopularniejszych opcji wdrażania w europie lorawan.

• Aplikacja – aplikacje pozwalają uporządkować w jednym miejscu wszystkie urządzenia IoT, które posiada użytkownik. Większość naszych aplikacji oferuje możliwość dodawania różnych rodzajów technologii IoT i filtrowania ich według celu, kategorii lub przypadku użycia. Pomogą ustawić logikę dla urządzeń IoT i zaprogramować inteligentne alarmy.

Bramka LoRaWAN Milesight

Bramka LoRaWAN przystosowana do wykorzystania z wieloma Network Serwerami oraz z wbudowanym Network Serwerem na urządzeniu, który pozwala na całkowite pominięcie rozwiązań chmurowych. 

Działanie bramki lora

Komunikacja następuje na otwartej częstotliwości radiowej (Na terenie Unii Europejskie jest to 868Mhz), przy wykorzystaniu niewielkiej ilości pasma. Maksymalna wielkość ramki przekazywanej poprzez LoRe to 243 bajty, co jest jednak całkowicie wystarczające w przypadku pakietów danych obsługiwanych w tej technologii. Szybkość transmisji jest natomiast wyższa niż w konkurencyjnych technologiach: chociażby Sigfox.

Jaki zasięg mają bramki LoRaWAN?

Obszar zasięgu bramy LoRaWAN zależy od różnych czynników, takich jak jej moc wyjściowa, zysk anteny i warunki środowiskowe. Zazwyczaj brama LoRaWAN może pokryć od 3 do 20 kilometrów na otwartej przestrzeni.

Jednakże w środowisku miejskim lub na obszarach z przeszkodami zasięg może się zmniejszyć. Niezbędne jest przeprowadzenie badania terenu w celu określenia optymalnego rozmieszczenia bramek dla pożądanego zasięgu.

Ile potrzeba bramek LoRaWAN do budowy sieci?

Określenie liczby bram zależy od takich czynników, jak wymagania dotyczące zasięgu, gęstość urządzeń i warunki środowiskowe. Przeprowadzenie badania terenu i uwzględnienie takich czynników, jak topografia, budynki i przeszkody, pomaga w zaplanowaniu rozmieszczenia bramy.

Dostępne są narzędzia do planowania sieci LoRa umożliwiające symulację zasięgu i oszacowanie liczby potrzebnych bramek w oparciu o specyficzne wymagania projektu.

Roje bramek LoRaWAN

Funkcja Gateway Fleet umożliwia tworzenie tak zwanych rojów lub flot z bramek LoRaWAN. Dzięki temu zastosowaniu będziemy w stanie kilka bramek agentów połączyć z bramką kontrolerem, przez co utworzymy rozbudowaną sieć, która będzie w stanie pokryć duży obszar i martwe punkty sieci. Wszystko to połączone z jedną bramką kontrolerem na której np. może znajdować się network serwer agregujący zebrane z bramek agentów dane. 

Lokalizacja przy pomocy LoRaWAN

Technologia ta doskonale nadaje się do transmitowania sygnału na temat lokalizacji urządzenia. Urządzenia wyposażone w GNSS/GPS będą mogły bez pośrednictwa często drogich w użytkowaniu sieci komórkowych przesyłać dane do internetu na temat swojej lokalizacji. 

Przy pomocy kilku bramek LoRaWAN jesteśmy nawet w stanie określić położenie urządzenia które wysyła do nich sygnały, poprzez liczenie „czasu w powietrzu” pakietu danych wysyłanych przez urządzenie i porównywanie wyniku z innymi bramkami LoRa. 

Wszystkie te funkcje sprawiają, że jest to doskonała i tania w użyciu technologia którą można wykorzystać również w połączeniu z lokalizatorami Bluetooth do bardzo dokładnego określania położenia urządzenia.

Poniżej Seeed Studio SenseCAP T1000, lokalizator wykorzystujący WiFi, GPS i Bluetooth w połączeniu z LoRaWAN do dokładnego określania położenia. 

Ile czujników można połączyć do jednej bramki LoRaWAN?

Na liczbę urządzeń, które można podłączyć do bramy LoRaWAN, wpływają takie czynniki, jak architektura sieci, szybkość transmisji danych i gęstość urządzeń.

Zazwyczaj pojedyncza brama może obsługiwać tysiące, a nawet dziesiątki tysięcy urządzeń, ale dokładna pojemność zależy od konkretnego scenariusza wdrożenia. Właściwe planowanie sieci, biorąc pod uwagę takie czynniki jak cykl pracy, ma kluczowe znaczenie dla zapewnienia optymalnej łączności urządzeń.

Publiczne sieci LoRaWAN

Dzięki wykorzystaniu publicznych sieci w rodzaju Helium będziemy w stanie połączyć nasze urządzenie LoRaWAN do internetu bez potrzeby wykorzystania własnej bramki. Jest to idealne rozwiązanie dla wszystkich, którym zależy na uzyskaniu połączenia do urządzenia, a nie chce budować i dbać o sieć samodzielnie. Publiczne sieci LoRaWAN są coraz bardziej rozpowszechnione również w Polsce i niedługo będą dostępne najpewniej nawet w mniejszych miastach.

Zestawy startowe LoRaWAN

Technologie LoRaWAN (LPWAN) są dość złożone i mogą stanowić wyzwanie dla klientów którzy nigdy nie dokonywali wdrożeń tego typu rozwiązań. Przy instalacji należy nie tylko skonfigurować bezpieczne i niezawodne sieciowe połączenie bezprzewodowe routerów i bramek przemysłowych urządzenia końcowego, ale także połączyć je z czujnikami oraz udostępnić całość jako część naszej sieci. Aby uzyskać kompleksowe rozwiązanie należy też dokonać połączenia rozwiązania przez sieci informatyczne z posiadaną platformą IoT lokalnie lub w chmurze.

Stovaris chcąc uprościć budowę kompleksowego rozwiązania IoT, IoMT i IIoT w sieci LoRaWAN oferuje specjalne zestawy startowe LoRaWAN Box pod marką Vispena. W ramach naszych zestawów proponujemy następujące produkty:

• LoRaWAN BMS Box
• LoRaWAN POWER Box
• LoRaWAN WATER Box
• LoRaWAN AIR Box
• LoRaWAN PARK Box
• LoRaWAN GPS Box

Dzięki tym zestawom startowym inżynierzy/wdrożeniowcy, mogą szybko zapoznać się z poszczególnymi elementami zestawu oraz etapami procesu wdrożenia, przy okazji mając pewność, że można szybko wdrożyć produkt. W rezultacie osoba niebędąca ekspertem może szybko stworzyć kompletne działające rozwiązanie LoRaWAN do Internetu rzeczy.

Zestawy Milesight LoRaWAN

Przeznaczone do szybkiego wejścia w świat LoRaWAN, te zestawy to doskonały wybór na start. Dzięki platformie do zarządzania i Network Serwerowi boxy te pozwolą na szybkie wdrożenie sieci LoRaWAN w wielu zastosowaniachtakich jak inteligentne biuro, inteligentna szklarnia, inteligentna toaleta i wiele innych:

Współpraca z dystrybutorem z wartością dodaną – Stovaris

Gwarancja realizowana jest w Polsce, a w Stovaris gwarantowana jest szybka wysyłka sprzętu po złożeniu zamówienia przez klienta. Dla bardziej wymagających klientów Stovaris oferuje pomoc w przygotowaniu projektu rozwiązania pod tzw. klucz.

Nasi specjaliści są do Państwa dyspozycji i chętnie pomogą we wstępnej ocenie projektu i wybraniu odpowiedniego produktu, zrobieniu testów terenowych zasięgu itd. Naszym partnerom, którzy projektują już sieci z czujnikami w standardzie Internetu rzeczy (IoT/IIoT) oferujemy skorzystanie z protokołu LoRaWAN, który obsługuje dostęp do nielicencjonowanych częstotliwości radiowych, przy zasięgu do 15 kilometrów, niskie zużycie energii z zastosowaniem baterii, bezpieczeństwo transmisji i skalowalność oraz niezawodną łączność.

Ta grupa produktów opiera się na rozwiązaniach firm:

Actility | Advantech | Digi | Milesight | Netvox | Opengear | Semtech | Seeed Studio | Tektelic