Smart City - Блог - LoRa и LoRaWAN: как научить устройства общаться с человеком
11.12.2020
8033
Интернет позволяет людям общаться, решать общие задачи и даже предоставлять услуги на расстоянии. Однако мало кто знает, что существуют технологии интернета для вещей. Пример такой технологии — LoRa. С ее помощью электронные устройства способны взаимодействовать друг с другом без участия человека. В этой статье мы расскажем, что такое LoRa и LoRaWAN, а также как их используют.
LoRa — технология модуляции радиосигнала для передачи данных в IoT (интернет вещей). Модуляцию используют для создания общественных, частных и гибридных сетей. Технология обеспечивает бо́льшую зону покрытия, чем сотовые сети. Сигналы в таких сетях передаются на расстояние до 15 км и не требуют большого расхода энергии.
Для работы сети LoRa необходимы центральный сервер, базовая станция (шлюз) и конечное устройство.
Конечные устройства используют для управления оборудованием или снятия телеметрии.
Базовая станция собирает данные с конечных устройств и передает их на центральный сервер.
Центральный сервер обрабатывает и хранит собранную информацию, а также управляет работой базовых станций и конечных устройств.
Стандарт LoRa использует радиоволны на субгигагерцовых частотах:
Европа — 433 МГц, 868 МГц; Азия — 923 МГц;
Северная Америка и Австралия — 915 МГц.
В большинстве стран эти частоты находятся в диапазоне, не требующем лицензии. Поэтому для создания LoRa-сети необходимо только оборудование.
Сервер связывается с базовой станцией через IP-канал, а базовая станция — с конечным устройством при помощи радиоволн с широкополосной модуляцией LoRa. Связь между конечным устройством и базовой станцией двусторонняя. Чаще всего информацию передают в направлении от конечного устройства к базовой станции. Одна базовая станция может принимать информацию от нескольких тысяч конечных устройств.
Сети LoRa используют во многих сферах. Технология позволяет упростить и автоматизировать работу систем управления, наблюдения и контроля:
Приборы учета ресурсов. Умные приборы учета автоматически снимают показания счетчиков и отправляют данные поставщикам ресурсов воды, газа, тепла и электричества.
Уличное освещение. Системами умного освещения управляют с помощью сетей интернета вещей. Используя LoRa, операторы могут включать и выключать фонари, регулировать их яркость, а также получать информацию о состоянии каждого устройства.
Детекторы утечек. Фиксируют утечку ресурсов (воды или газа) и отправляют уведомление администратору инфраструктуры.
Мониторинг состояния окружающей среды. Устройства регулярно собирают информацию о содержании вредных веществ в воздухе/воде и отправляют отчет администратору системы.
Умные парковки. LoRa-устройство встраивают в дорожное покрытие на парковочном месте. Датчик отслеживает, свободно или занято место, и отправляет информацию в общую систему. Система формирует карту парковок, которая выводится на экран перед въездом на парковку.
Сельское хозяйство. Фермеры используют беспроводные датчики, чтобы в режиме реального времени определять влажность и химический состав почвы (концентрации фосфата, азота, калия).
LoRa — это физический уровень использования радиосигналов, а LoRaWAN — программный протокол передачи информации. Протокол обеспечивает взаимодействие между конечным устройством и базовой станцией: управляет частотой и мощностью радиосигнала, а также скоростью передачи данных. Другими словами: LoRa можно сравнить с человеческим голосом, а LoRaWAN — с речью.
Протокол LoRaWAN используют для энергоэффективных сетей с дальним радиусом действия. Дальность передачи сигнала в LoRaWAN-сети — до 15 км, при условии прямой видимости между точками соединения.
Физический уровень LoRa и сетевой протокол LoRaWAN позволяют сформировать радиоволны с высокой проникающей способностью. Благодаря этому информацию можно передавать из труднодоступных мест (подземных помещений, застроенных городских пространств).
LoRaWAN — протокол с низким потреблением энергии. Его применяют в работе устройств с автономными источниками питания (датчики, сенсоры, радиомодули удаленного сбора информации). Батареи питания таких девайсов могут работать до 15 лет. Расход энергии зависит от частоты передачи информации.
Дальность действия. Дальность передачи сигнала 10–15 км. Это больше, чем у других беспроводных технологий, используемых для систем сбора и передачи небольших пакетов информации.
Энергопотребление. Для передачи небольших информационных пакетов не требуется много энергии.
Проникающая способность. Радиосигналы передаются в субгигагерцовом диапазоне. Благодаря этому связь возможна даже с труднодоступными объектами.
Нелицензируемый диапазон. Чтобы развернуть LoRaWAN-сеть, не нужна лицензия на радиовещание.
В Украине LoRaWAN-сети использует украинская IT-компания Infomir в рамках направления Jooby Smart City. Технологию применяют для внедрения систем умного освещения и удаленного учета данных. LoRaWAN-сеть позволяет администратору системы Jooby Avenue:
Jooby запускает комплексные решения для удаленного снятия показаний счетчиков воды, газа, электричества и тепла. Информацию передают радиомодули, через протоколы сети LoRaWAN.
Сигнал радиомодуля принимает базовая станция — приемопередатчик, откуда данные попадают на сервер. Затем они поступают в личный кабинет веб-приложения Jooby Dashboard. В этом ПО доступны отчеты о расходе ресурсов, состоянии счетчиков и радиомодулей, качестве связи с устройствами и уровне заряда их батарей. Данные можно экспортировать в формат .csv для работы в других программах, например Excel.
Административная панель формирует общие и персональные отчеты о потреблении ресурсов, а также оповещает о несанкционированном снятии модулей, отключении устройств, воздействии магнитом и о низком заряде батарей. Приложение доступно с компьютера.
Решение Jooby можно развернуть на базе сети IoT-оператора или собственной сети LoRaWAN®. Диапазон не лицензируют, поэтому с минимальными инвестициями это может сделать любая компания.
Команда Jooby одной из первых внедрила технологию LoRaWAN в Украине. Infomir помогает установить радиомодули, настроить базовые станции LoRaWAN или подключиться к IoT-оператору.
LoRa-сети позволяют обеспечить взаимодействие электронных устройств на большом расстоянии и с высокой энергоэффективностью. Устройства в таких сетях работают годы без замены источника питания. Технология позволяет решить множество проблем — от мелких бытовых задач до создания умных промышленных городов.
Будьте в курсе последних новостей индустрии
Спасибо, мы получили ваше сообщение. Ответственный менеджер свяжется с вами в ближайшее время.
Наши специалисты всегда готовы помочь и оперативно ответят на все ваши вопросы. Чтобы получить консультацию относительно вашего проекта и разработать персональный план его реализации, заполните форму обратной связи.
Спасибо, мы получили ваше сообщение. Ответственный менеджер свяжется с вами в ближайшее время.
Спасибо, мы приняли ваш запрос. В ближайшее время ответственный менеджер свяжется с вами и уточнит детали заказа.
Наши специалисты всегда готовы помочь и оперативно ответят на все ваши вопросы. Чтобы получить консультацию относительно вашего проекта и разработать персональный план его реализации, заполните форму обратной связи.
Спасибо, мы получили ваше сообщение. Ответственный менеджер свяжется с вами в ближайшее время.