11.12.2020 6961

LoRa й LoRaWAN®: як навчити пристрої спілкуватися з людиною

Інтернет дає людям змогу спілкуватися, вирішувати спільні завдання й навіть надавати послуги на відстані. Однак мало хто знає, що є технології інтернету для речей. Приклад такої технології — LoRa. За її допомогою електронні пристрої здатні взаємодіяти один з одним без участі людини. У цій статті ми розповімо, що таке LoRa і LoRaWAN®, а також як їх використовують.

Що таке радіотехнологія LoRa

LoRa — технологія модуляції радіосигналу для передавання даних в IoT (інтернет речей). Модуляцію використовують для створення громадських, приватних і гібридних мереж. Технологія забезпечує більшу зону покриття, ніж стільникові мережі. Сигнали в таких мережах передаються на відстань до 15 км, і вони не потребують значної витрати енергії.

Для роботи мережі LoRa потрібні центральний сервер, базова станція (шлюз) і кінцевий пристрій.

Кінцеві пристрої використовують для керування обладнанням або зняття телеметрії.

Базова станція збирає дані з кінцевих пристроїв і передає їх на центральний сервер.

Центральний сервер обробляє та зберігає зібрану інформацію, а також керує роботою базових станцій і кінцевих пристроїв.

Стандарт LoRa використовує радіохвилі на субгігагерцових частотах:

Європа — 433 МГц, 868 МГц;

Азія — 923 МГц;

Північна Америка й Австралія — 915 МГц.

У більшості країн ці частоти перебувають у діапазоні, що не вимагає ліцензії. Тому для створення LoRa-мережі потрібне лише обладнання.

Сервер зв’язується з базовою станцією через IP-канал, а базова станція — з кінцевим пристроєм за допомогою радіохвиль зі широкосмуговою модуляцією LoRa. Зв’язок між кінцевим пристроєм і базовою станцією двосторонній. Найчастіше інформацію передають у напрямку від кінцевого пристрою до базової станції. Одна базова станція може приймати інформацію від кількох тисяч кінцевих пристроїв.

Як використовують технологію

Мережі LoRa використовують у багатьох сферах. Технологія дає змогу спростити й автоматизувати роботу систем керування, спостереження та контролю:

Прилади обліку ресурсів. Розумні прилади обліку автоматично знімають показники лічильників і відправляють дані постачальникам ресурсів води, газу, тепла й електрики. 

Вуличне освітлення. Системами розумного освітлення керують за допомогою мереж інтернету речей. Використовуючи LoRa, оператори можуть вмикати й вимикати ліхтарі, регулювати їхню яскравість, а також отримувати інформацію про стан кожного пристрою.

Детектори витоків. Фіксують витік ресурсів (води чи газу) і відправляють повідомлення адміністратору інфраструктури. 

Моніторинг стану довкілля. Пристрої регулярно збирають інформацію про вміст шкідливих речовин у повітрі / воді й відправляють звіт адміністратору системи. 

Розумні паркувальні майданчики. LoRa-пристрій вбудовують у дорожнє покриття на паркувальному місці. Датчик відстежує, вільне чи зайняте місце, і відправляє інформацію в загальну систему. Система формує карту паркувальних майданчиків, яку виводять на екран перед в’їздом на майданчик. 

Сільське господарство. Фермери використовують бездротові датчики, щоб у режимі реального часу визначати вологість і хімічний склад ґрунту (концентрації фосфату, азоту, калію).

 

Протокол передавання даних LoRaWAN®

LoRa — це фізичний рівень використання радіосигналів, а LoRaWAN® — програмний протокол передавання інформації. Протокол забезпечує взаємодію між кінцевим пристроєм і базовою станцією: керує частотою й потужністю радіосигналу, а також швидкістю передавання даних. Інакше кажучи, LoRa можна порівняти з людським голосом, а LoRaWAN® — з мовленням.
Протокол LoRaWAN® використовують для енергоефективних мереж з далеким радіусом дії. Дальність передавання сигналу в LoRaWAN®-мережі — до 15 км, за умови прямої видимості між точками з’єднання.

Фізичний рівень LoRa й мережевий протокол LoRaWAN® дають змогу сформувати радіохвилі з високою проникною здатністю. Завдяки цьому інформацію можна передавати з важкодоступних місць (підземних приміщень і забудованих міських просторів).
LoRaWAN® — протокол з низьким споживанням енергії. Його застосовують у роботі пристроїв з автономними джерелами живлення (датчики, сенсори й радіомодулі віддаленого збирання інформації). Батареї живлення таких девайсів можуть працювати до 15 років. Витрата енергії залежить від частоти передавання інформації.

Переваги LoRaWAN®-мережі

Далекосяжність. Дальність передавання сигналу — 10-15 км. Це більше, ніж в інших бездротових технологій, які використовують для систем збирання й передавання невеликих пакетів інформації. 

Споживання енергії. Для передавання невеликих інформаційних пакетів не потрібно багато енергії.

Проникна здатність. Радіосигнали передаються в субгігагерцовому діапазоні. Завдяки цьому зв’язок можливий навіть з важкодоступними об’єктами. 

Неліцензований діапазон. Щоб розгорнути LoRaWAN®-мережу, не потрібна ліцензія на радіомовлення.

Технології LoRaWAN® в Україні

В Україні LoRaWAN®-мережі використовує українська IT-компанія Infomir у межах напряму Jooby Smart City. Технологію застосовують для впровадження систем розумного освітлення й віддаленого обліку даних. LoRaWAN®-мережа дає змогу адміністратору системи Jooby Avenue:

  • керувати живленням світильників Jooby;
  • регулювати яскравість освітлення;
  • налаштовувати календар і розклад роботи світильників;
  • моніторити параметри всієї системи або кожного світильника окремо.

Jooby запускає комплексні вирішення для віддаленого зняття показників лічильників води, газу, електрики й тепла. Інформацію передають радіомодулі через протоколи мережі LoRaWAN®.
Сигнал радіомодуля приймає базова станція — приймач-передавач, звідки дані потрапляють на сервер. Відтак вони надходять в особистий кабінет веб-додатку Jooby Dashboard. У цьому ПЗ доступні звіти про витрату ресурсів, стан лічильників і радіомодулів, якість зв’язку з пристроями й рівень заряду їхніх батарей. Дані можна експортувати у формат .csv для роботи в інших програмах, наприклад Excel.

Адміністративна панель формує загальні й персональні звіти про споживання ресурсів, а також сповіщає про несанкціоноване зняття модулів, від’єднання пристроїв, вплив магнітом і низький заряд батарей. Додаток доступний з комп’ютера.

Для мережі LoRaWAN® не потрібна ліцензія

Вирішення Jooby можна розгорнути на базі мережі IoT-оператора або власної мережі LoRaWAN®. Діапазон не ліцензують, тому з мінімальними інвестиціями це може зробити будь-яка компанія.
Команда Jooby однією з перших запровадила технологію LoRaWAN® в Україні. Infomir допомагає встановити радіомодулі, налаштувати базові станції LoRaWAN® або під’єднатися до IoT-оператора.

LoRa-мережі дають змогу забезпечити взаємодію електронних пристроїв на великій відстані та з високою енергоефективністю. Пристрої в таких мережах працюють роками без заміни джерела живлення. Технологія дає змогу вирішити безліч проблем: від дрібних побутових завдань до створення розумних промислових міст.

Було корисно?

731

Iнші статті

26.03.2024 / Aleksey Kuznetsov LoRa vs Zigbee: комплексне порівняння технологій Інтернету речей

У галузі IoT-мереж (Інтернету речей) можна виділити дві ефективні технології: LoRa та...

Читати
01.03.2024 / Darya Pozharska LoRaWAN для дистанційного зчитування показань лічильників та виставлення рахунків у газових та водопровідних компаніях

LPWAN-вирішення все ширше застосовують в інфраструктурі розумного міста: це дає...

Читати
16.02.2024 / Aleksey Kuznetsov LoRa Alliance: теперішнє та майбутнє Інтернету речей

LoRa Alliance — це асоціація, що займається просуванням і впровадженням протоколу...

Читати
29.12.2023 / Darya Pozharska Порівняння LoRa й інших бездротових технологій

Серед безлічі технологій бездротового зв’язку LoRa (Long Range) стала відомою завдяки...

Читати
28.12.2023 / Darya Pozharska Як керування водними ресурсами може допомогти постачальникам зменшити недохідні втрати води (NRW)

Прісна вода — один із найважливіших для людей ресурсів, але запаси цього ресурсу...

Читати
12.12.2023 / Darya Pozharska Переваги дистанційного збирання даних в розумних містах: застосування, тенденції та інновації

Багато сучасних пристроїв можуть збирати дані, обмінюватися ними та виконувати...

Читати
20.11.2023 / Aleksey Kuznetsov Дистанційний облік ресурсів: як IoT-мережі оптимізують роботу муніципалітетів

Дистанційний облік ресурсів дає можливість муніципалітетам ефективніше...

Читати
17.11.2023 / Darya Pozharska Зустрічайте Jooby RDC на виставці Enlit Europe 2023

Команда Jooby RDC візьме участь у найбільшій виставці Enlit Europe 2023 і представить весь...

Читати

Підписатися на наш блог

Будьте в курсі останніх новин індустрії

    Натиснувши «Надіслати», ви підтверджуєте, що ознайомилися із нашою політикою конфіденційності та згодні з нею.

    Ваше повідомлення надіслано.

    Дякуємо, ми отримали ваше повідомлення. Відповідальний менеджер зв'яжеться з вами найближчим часом.

    Поставити запитання

    Виберіть напрямок:

    Натиснувши «Надіслати», ви підтверджуєте, що ознайомилися із нашою політикою конфіденційності та згодні з нею.

    Ваше повідомлення надіслано

    Дякуємо, ми отримали ваше повідомлення. Відповідальний менеджер зв'яжеться з вами найближчим часом.

    Оформлення запиту

    Натиснувши «Надіслати», ви підтверджуєте, що ознайомилися із нашою політикою конфіденційності та згодні з нею.

    Ваш запит відправлено

    Дякуємо, ми прийняли ваш запит. Найближчим часом відповідальний менеджер зв'яжеться з вами і уточнить деталі замовлення.

    Готові обговорити проект?

    Наші фахівці завжди готові допомогти та оперативно нададуть відповіді на всі ваші запитання. Щоб отримати консультацію щодо вашого проекту та розробити персональний план його реалізації, заповніть форму зворотного зв'язку.

      Натиснувши «Надіслати», ви підтверджуєте, що ознайомилися із нашою політикою конфіденційності та згодні з нею.

      Ваше повідомлення надіслано.

      Дякуємо, ми отримали ваше повідомлення. Відповідальний менеджер зв'яжеться з вами найближчим часом.