Kas yra "LoRaWAN" prieigos taškas? Kaip "LoRa" įrenginiai gali bendrauti tarpusavyje?
Nagrinėjant daiktų interneto ryšio galimybes, reikia daug ką išsiaiškinti. Vienas iš itin svarbių sėkmingo daiktų interneto tinklo elementų yra gateway. Kas yra "LoRaWAN" prieigos taškas ?
IoT Gateway schema
Pradėkime nuo "LoRaWAN" apibrėžties: "LoRa" (Long Range) - tai mažos galios plačiajuostis tinklas LPWAN protokolas, kurį sukūrė "Semtech". Tai viena iš kelių radijo dažnių technologijų, naudojamų belaidžiu ryšiu sujungti jutiklius ir prietaisus, skirtus daiktų internetui (IoT) įvairiose pramonės šakose.
Gateway paprastai reiškia fizinę dėžutę arba korpusą, kuriame yra aparatinė ir taikomoji programinė įranga, atliekanti svarbiausias užduotis, skirtas daiktų interneto prietaisams prijungti prie debesijos. Daiktų interneto prietaisai naudoja gateway kaip centrinį mazgą, į kurį nuleidžiamos užfiksuotos žinios ir šie duomenys prijungiami prie išorinių tinklų. Vartai yra panašūs į "Wi-Fi" maršrutizatorių. Jame yra "LoRa" koncentratorius, leidžiantis priimti "LoRaWAN" įrenginių siunčiamus radijo dažnių signalus, kurie konvertuojami į signalą, suderinamą su serveriu, pavyzdžiui, "Wi-Fi", kad būtų galima siųsti duomenis į debesiją.
Vartai yra pradinis taškas, nes visi tinkle esantys įrenginiai turi galėti perduoti savo duomenis atgal į vartus. Tai dažnai reiškia, kad didelės apimties "LoRaWAN" sistemos veikia su daugiau nei vienu prieigos tašku. Didžiausias jutiklių ar įrenginių skaičius viename gateway modulyje priklauso nuo daugelio veiksnių, pavyzdžiui, duomenų perdavimo spartos ir duomenų paketų dydžio, tačiau šimtai ar net keli tūkstančiai įrenginių viename prietaiso modulyje yra pasiekiami.
Gateway yra esminis komponentas, kad jutikliai ir prietaisai galėtų veikti efektyviuose belaidžiuose tinkluose.
Kaip veikia "LoRaWAN" prieigos taškas?
Vienu metu "LoRaWAN" gateway gali aptarnauti kelias prietaisų grupes, nors dažnai jie diegiami persidengiančiomis grupėmis. Įrenginiai siunčia savo signalus kaip radijo dažnių paketus, kuriuos gali priimti bet kuris gateway, esantis pasiekiamumo zonoje, o stipriausias įrenginio ir prieigos taško ryšys perduoda pranešimą į debesį. Kelių gateway turėjimas padidina tinklo atsparumą, jei vienas iš jų sugestų.
LoRaWAN prieigos taškai gali būti įrengti ir naudojami įmonės valdomame privačiame tinkle. Pavyzdžiui, galbūt valdote komunikacijas rezervuare ir jums reikia matuoti vandens lygį arba vandens slėgį tam tikrose vietovės vietose. Fiziškai rinkti duomenis iš nuotoliniu būdu esančių vandens lygio jutiklių gali būti sudėtinga, užimti daug laiko ir brangiai kainuoti, tačiau jei jutikliai belaidžiu ryšiu sujungti su "LoRaWAN" tinklu, duomenis galima lengvai rinkti ir pateikti tiesiai į nešiojamąjį kompiuterį ir mobiliąsias programėles. Tam jutiklis pirmiausia turės belaidžiu ryšiu perduoti duomenis į "LoRaWAN" prieigos tašką. Vartai perduos duomenis iš kelių jutiklių masyvo į debesį ir galiausiai į jūsų programėlę.
Kai kuriose vietovėse, dažniausiai miestuose, "LoRaWAN" tinklo teikėjai gali siūlyti vartų ryšį kaip paslaugą keliems galutiniams naudotojams už tam tikrą mokestį.
Kai radijo dažnių signalus priima gateway, jie konvertuojami į formatą, kuris leidžia užtikrinti didesnį perdavimo greitį. Didžiausia "LoRa" duomenų perdavimo sparta - 50 Kb/s - yra pakankama ryšiui tarp prietaisų arba tarp prietaisų ir vartų, tačiau tai būtų rimtas kliuvinys bandant perduoti tūkstančius pranešimų į debesiją - todėl reikia gerai suprojektuotų vartų, kurie leistų užtikrinti didesnį duomenų perdavimą iš vartų į debesiją.
Paprastai ryšys tarp gateway ir debesijos užmezgamas naudojant eternetą, kad būtų užtikrintas greitis, tačiau LTE ir "Wi-Fi" taip pat yra praktiški pakaitalai lauko vietovėse.
Tuomet duomenys tampa prieinami debesyje bet kurioje reikalingoje programoje. Daugelis jutiklių turi savo programėlę, kad duomenys būtų naudingai rodomi galutiniam naudotojui. Pavyzdžiui, "Delta-T" dirvožemio drėgmės jutikliai naudoja savo "DeltaLink" programėlę, kuri rodo duomenis grafikuose ir lentelėse, kad būtų lengva interpretuoti informaciją ir priimti pagrįstus sprendimus.
Kad tai būtų geriau suprantama, "LoRaWAN" tinklai veikia pagal pašto dėžučių sistemą.
Prieigos taškai veikia kaip pašto dėžutė tarp įrenginių ir debesies, sauganti, bet neskaitanti tarp jų siunčiamų pranešimų. Pranešimų laikas priklauso nuo to, kaip dažnai galutinis įrenginys pabunda siųsti ir gauti duomenis. Jei debesis siunčia pranešimą į įrenginį, gateway jį saugo, kol įrenginys pabus kitą kartą.
Daiktų interneto ryšio schema
Įspėjimus galima lengvai nustatyti programėlėje arba el. paštu ar SMS žinute, kad sužinotumėte, pavyzdžiui, jei temperatūros rodmenys neatitinka nustatyto parametro.
Keletas pavyzdinių agrotechnikos srities programėlių, gaunančių duomenis iš "LoRaWAN" šliuzo, gali būti šios:
- MyJohnDeere
- CASE AFS Connect
- DeltaLink
- New Holland PLM Connect
- AGCO VarioDoc
- Ag Leader AgFiniti
- Raven Slingshot
- AgBridge
- Climate FieldView
- Farmobile
Eismas tarp įrenginių ir vartų
Jei reikia, tūkstančiai prietaisų gali veikti nuo vieno prieigos taško. Vienintelis dalykas, kuris iš tikrųjų riboja informacijos kiekį, kurį gali apdoroti konkretus prietaisas, yra tai, kiek duomenų jis turi apdoroti vienu metu.
Reikalavimai prieigos taškams labai priklauso nuo duomenų perdavimo spartos ir pranešimų skaičiaus. Vieno paketo dydis svyruoja nuo kelių baitų iki kelių šimtų, todėl prietaisų, apdorojančių šias užklausas, skaičius gali skirtis.
Vartai, aptarnaujantys drėgmės monitorius lauke, duomenis gali gauti tik retkarčiais, gal tik kartą ar du kartus per dieną, o vartai, aptarnaujantys giluminį sandėliavimą, kur dėl temperatūros pokyčių prekės gali sugesti, tikriausiai gaus daug daugiau pranešimų, skirtų sąlygoms stebėti.
Nėra tikslaus skaičiaus, kuris parodytų, kiek duomenų gali apdoroti vienas gateway, tačiau visada galima daryti prielaidą, kad dažniau perduodamos informacijos kiekis ribos, su kiek įrenginių jis gali efektyviai bendrauti.
Paprastai viešajame tinkle pajėgumai būna numatyti, nes tinklo savininkai, norėdami išplėsti aprėptį ir apdoroti duomenų srautą, prideda naujų prieigos taškų. Tačiau taip pat kyla klausimas, kaip norite naudotis savo tinklu - viešai ar privačiai.
LoRaWAN Gateway gamintojai
Gateway - tai maršrutizatoriai, kuriuose įrengtas "LoRa" koncentratorius, leidžiantis priimti "LoRa" paketus. Jie yra dviejų rūšių:
- Nebrangūs ir lengvai naudojami, kuriuose veikia minimali programinė įranga (pvz., "The Things Gateway") ir veikia tik paketų persiuntimo programinė įranga.
- kuriuose veikia operacinė sistema, o paketų persiuntimo programinė įranga paleidžiama kaip foninė programa (pvz., Wyld Gateway, Kerlink IoT Station, Multitech Conduit). Jie suteikia daugiau lankstumo savo administratoriui, leidžiančiam prietaiso valdymui kontroliuoti savo programinės įrangos diegimą.
Viešieji LoRaWAN tinklai
Šiuo metu "LoRaWAN" tinklai yra viešai prieinami 137 šalyse pas 157 skirtingus operatorius. Dauguma daiktų interneto diegimų prasideda nuo prisijungimo prie vieno iš šių operatorių, nors, kaip paaiškinta toliau, galima, dažnai pageidautina, o kartais ir būtina sukurti savo tinklą.
LoRaWAN aprėpties žemėlapis
Aukščiau pateiktame "Lora Alliance" aprėpties žemėlapyje parodytos šalys, kuriose galima naudotis atviru bendruomenės tinklu. Tikslus aprėpties lygis skiriasi ir toli gražu nesiekia 100 % bet kurioje šalyje. Geografija yra pagrindinis veiksnys, ir šiuo metu net išsivysčiusiose šalyse mažai tikėtina, kad bus aprėptos labiau kaimiškos ir atokios vietovės.
Naudojimasis viešuoju tinklu turi daug privalumų. Pirma, aprėptis dažnai yra gana plati, ypač miestuose, todėl dažnai galima nustatyti, kad tinklas būtų pasiekiamas iš prieigos taško.
Antra, viešasis tinklas yra greitas ir prieinamas. Naudotojui reikia mažiau infrastruktūros, todėl galite sutelkti dėmesį į tai, ką darote geriausiai - galutinius įrenginius, kurie renka duomenis.
Be to, "LoRa" yra nebrangi, nes veikia nelicencijuojamoje dažnių juostoje, o tai reiškia, kad tinklo teikėjui nereikia mokėti licencijų valstybinei institucijai, kaip tai daroma 4G ir 5G ryšio atveju. Todėl, turint įsisteigusį paslaugų teikėją, naudojimosi tinklu sąnaudos yra nedidelės, todėl tai yra įperkamas sprendimas.
Toliau pateiktame "The Things Network" Europos aprėpties žemėlapyje parodyta, kur netoliese vienas nuo kito įrengti keli vartai.
Viešieji LoRaWAN tinklai
Privatūs LoRaWAN tinklai
Nuosavų vartų paleidimas yra šiek tiek sudėtingesnis. Jums reikia žinoti, kaip sukonfigūruoti tinklą ir kokią programinę įrangą jame naudoti, tačiau mainais į tai sukuriamas privatus tinklas, kuriuo gali naudotis tik jūsų organizacija arba kiti asmenys, su kuriais juo dalijatės.
Tai turi privalumų, nes galite lengvai stebėti duomenų srautą ir naudotis įprastais privalumais, susijusiais su tuo, kad nereikia pasikliauti trečiąja šalimi. Galite kontroliuoti gateway buvimo vietą, o tai gali padidinti efektyvumą ir reiškia, kad galite dirbti net ir atokiausiose ar sunkiai pasiekiamose vietose.
Naudojant privatų "LoRaWAN" tinklą taip pat galima kontroliuoti kiekvieno gateway pajėgumus ir įkelti savo programinę įrangą, kad gateway būtų tikrai specializuotas atlikti savo užduotį. Privatus "LoRaWAN" prieigos taškas paprastai suteikia daugiau lankstumo ir galimybių apdoroti kraštinius duomenis.
Tai taip pat susiję su saugumu. Galbūt nenorėsite, kad jūsų duomenis kontroliuotų išorinis paslaugų teikėjas. Tam idealiai tinka vietinė uždara sistema. Privatūs "LoRaWAN" prieigos taškai leidžia užtikrinti didesnę kontrolę ir saugumą.
"LoRaWAN" prieigos taškas yra jungtis tarp duomenų šaltinio - aplinkoje esančių jutiklių - ir žmonių. Jie leidžia pasiekti daiktų interneto mastą ir yra pagrindinis grandinės elementas, leidžiantis užtikrinti geresnį matomumą, sumažinti sąnaudas, išteklių sąnaudas, pagerinti saugumą ir priimti geresnius sprendimus.
Apibendrinant pagrindinius dalykus, daiktų interneto vartai gali:
- Prijungti daiktų interneto įrenginius prie debesijos.
- Tvarkyti duomenų srautą tarp prietaisų ir debesijos.
- Siekiant užtikrinti visišką aprėptį, tame pačiame tinkle gali būti ir dažnai yra diegiami keli prieigos taškai.
- "LoRaWAN" tinklai gali būti privatūs ir viešieji, kai privačiuose tinkluose siūloma individuali konfigūracija, o viešuosiuose - iš anksto parengta infrastruktūra.
LoRa® ir LoRaWAN® yra registruotieji "Semtech Corporation" prekių ženklai.
LoRaWAN prieigos taškas interneto parduotuvėje Extradigital.lt https://www.extradigital.lt/wi-fi-4g-tinklo-iranga/helium-lorawan-prieigos-taskas-ug65-868m-ea-h32_UG65-868M-EA
Skaitykite apie Lorawan tinklo plėtrą
