Hledáte řešení pro připojení několika desítek až stovek senzorů s dosahem přenosu dat několik kilometrů? Představujeme vám IoT technologii LoRa a LoRaWAN.
V roce 2012 vznikly technologie LoRa (Long Range) a LoRaWAN (Long Range Wide Area Network). Jedná se o volně přístupné technologie využívající radiovou komunikaci. Po celém světe se dnes nachází přes sto operátorů, přičemž v České republice je poskytovatelem Česká radiokomunikace a.s.
Jak to funguje?
LoRa představuje technologii modulující data do elektromagnetických vln na fyzické vrstvě umožňující obousměrnou radiovou komunikaci. Komunikačním protokolem a architekturou celé sítě je technologie LoRaWAN, která umožňuje vzájemnou komunikaci mezi jednotlivými čidly, která jsou vybavena radiovou jednotkou a základnovými stanicemi, tzv. Gateway.
Tato technologie je určena pro přenos menšího množství dat na velké vzdálenosti.
Pro komunikaci se síťovým serverem je nutné, aby každá Gateway měla dedikovanou přípojku. Alternativní možností je připojení skrze zabezpečený tunel k síti Internet.
Struktura
technologie LoRaWAN je v principu hvězdicová, přičemž ve středu se nachází Gateway. V případě
redundantního připojení se jedná o hvězdu duální, případně i vícenásobnou. Tato vlastnost se v praxi hojně využívá z důvodu zvýšení spolehlivosti komunikace. Technologie nepředpokládá
použití bezdrátových opakovačů.
Klíčovým prvkem
je síťový server (Network server), který zajišťuje komunikaci s jednotlivými Gateway, a
řídí a dynamicky mění radiové parametry komunikace tak, aby bylo dosaženo co
nejlepší účinnosti přenosu dat. Úkolem síťového serveru je monitorování stavu celé
sítě a zajišťování směrování dat do předem definovaného aplikačního serveru, na
základě čehož se data dostávají pouze určenému adresátovi. V našem případě se jedná například o platformu JOTIX.
Fyzická vrstva LoRa využívá modulaci s rozprostřeným spektrem CSS (Chirp Spread Spectrum). V rámci takové modulace je generován, tzv. chirp signál, který lineárně s časem zvyšuje svoji frekvenci od spodní po horní hranici pásma, tzv. chirp-up. V případě opačného směru, hovoříme o tzv. chirp-down. Tyto procesy se neustále opakují. Na takovýto signál jsou prostřednictvím přerušování (chirp) modulována přenášená data.
Výhody LoRaWAN
Dlouhá výdrž baterie
Díky nízké náročnosti na spotřebu baterie vydrží i 10 let.
Široký dosah přenosu dat
Data jsou přenášena na vzdálenost až 15 km.
Spolehlivá komunikace
Zařízení komunikuje i s mobilními zařízeními.
Příjem z více vysílačů
Gateway komunikuje s několika zařízeními najednou.
Kde je LoRaWAN využívána?
Technologie LoRaWAN je ideálním řešením pro oblasti, v kterých je nutné umístit až stovky tisíc senzorů napájených bateriemi nebo jednotky senzorů umístěné v nepříznivém terénu a vzdálené jednotky kilometrů od místa s nejbližší možností pro umístění Gateway, tedy místa s dostatečným zdrojem napájení, případně s možností připojení do sítě Internet.
V současné době se LoRaWAN využívá v nejrůznějších oblastech, jako je logistika, zemědělství či průmysl, a to především pro trackování objektů nebo přenos telemetrických dat z průmyslových strojů, budov či místností.
Zdroje:
PECH, Jiří. IOT TECHNOLOGIE: LORA A LORAWAN. Eman [online]. 2019 [cit. 2023-08-03]. Dostupné z: https://www.eman.cz/blog/iot-technologie-lora-a-lorawan-3-5/
Architektura a popis jednotlivých funkčních bloků. PRIPOJME [online]. 2017 [cit. 2023-08-03]. Dostupné z: https://pripoj.me/technicke-aspekty-technologie-lora/
What is LoRaWAN® Specification. LoRa Alliance [online]. 2015 [cit. 2023-08-03]. Dostupné z: https://lora-alliance.org/about-lorawan/