אוספים

אדריכלות רשת LoRa: LoRaWAN

אדריכלות רשת LoRa: LoRaWAN

רשת LoRa משתמשת ברשת טלקומוניקציה בשם LoRaWAN המספקת את ניתוב הנתונים מצומת הקצה דרך שער LoRaWAN לגופים הנדרשים. LoRaWAN מגנה גם על דרך שליחת הנתונים ברחבי הרשת, ומפרטת את התגובות של שערי LoRaWAN, ושרת הרשת LoRa.

באותו אופן שלרשת הסלולרית יש רשת קווית או רשת ליבה, כך גם LoRa המכונה לעתים קרובות LoRaWAN.

ארכיטקטורת רשת LoRa

רשת LoRa מורכבת ממספר אלמנטים:

  • נקודות סיום: נקודות הקצה הן האלמנטים של רשת LoRa שבה מתבצעת החישה או השליטה. בדרך כלל הם ממוקמים מרחוק.
  • שער LoRa: השער מקבל את התקשורת מנקודות הקצה של LoRa ואז מעביר אותם למערכת השיפוץ. חלק זה ברשת LoRa יכול להיות אתרנט, סלולרי או כל קישור טלקומוניקציה אחר קווי או אלחוטי. השערים מחוברים לשרת הרשת באמצעות חיבורי IP סטנדרטיים. בדרך זו הנתונים משתמשים בפרוטוקול סטנדרטי, אך ניתן לחברם לכל רשת טלקומוניקציה, בין אם ציבורית או פרטית. לאור הדמיון של רשת LoRa לזו של רשת סלולרית, שערי LoRaWAN עשויים להיות ממוקמים יחד עם תחנת בסיס סלולרית. באופן זה הם יכולים להשתמש בקיבולת פנויה ברשת השיפוץ.
  • שרת רשת LoRa: שרת הרשת LoRa מנהל את הרשת וכחלק מתפקידה הוא פועל לחיסול מנות כפולות, תזמון אישור והתאמת קצב נתונים. לנוכח הדרך בה ניתן לפרוס ולחבר אותה, קל מאוד לפרוס רשת LoRa.
  • מחשב מרוחק: מחשב מרוחק יכול לשלוט בפעולות של נקודות הקצה או לאסוף נתונים מהן - רשת LoRa כמעט שקופה.

מבחינת הארכיטקטורה בפועל עבור רשת LoRa, הצמתים נמצאים בדרך כלל בטופולוגיה של כוכב כוכבים עם שערים היוצרים גשר שקוף. הודעות ממסר אלה בין התקני קצה לשרת רשת מרכזי במערך האחורי.

תקשורת לצמתים לנקודות קצה היא בדרך כלל דו-כיוונית, אך ניתן גם לתמוך בהפעלת שידור-קול, וזה שימושי לתכונות כגון שדרוג תוכנה וכדומה או הודעות הפצה המוניות אחרות.

שיעורי נקודת קצה של LoRaWAN

לנקודות קצה של LoRa ישנם צרכים רבים ושונים. בהתאם לכך ה- LoRaWAN תומך בשלושה סוגים של נקודות קצה:

  • מחלקה A - מכשירי קצה דו כיווניים:התקני נקודות קצה מסוג A של LoRaWAN מספקים תקשורת דו כיוונית. כדי להשיג זאת, כל שידור נקודות קצה מלווה בשני חלונות קבלת downlink קצרים. משבצת השידור המתוזמנת על ידי נקודת הקצה המסוימת מבוססת על הצרכים של נקודת הסיום ויש גם וריאציה קטנה הנקבעת על בסיס זמן אקראי.

    פעולת LoRa Class A מספקת את אפשרות ההספק הנמוכה ביותר לנקודות קצה שדורשות רק תקשורת downlink מהשרת זמן קצר לאחר שהתקן הקצה שלח שידור uplink. תקשורת Downlink מהשרת בכל זמן אחר המתן עד למועד ההעלאה המתוכנן הבא.

  • מחלקה B - מכשירי קצה דו כיווניים עם חריצי קבלה מתוזמנים:מכשירי LoRa Class B מספקים את הפונקציונליות של Class A ובנוסף לכך הם פותחים חלונות קבלה נוספים בזמנים קבועים. כדי להשיג את הסנכרון הנדרש מהרשת, נקודת הקצה מקבל משואת זמן מסונכרנת מהשער. זה מאפשר לשרת לדעת מתי מכשיר הקצה מאזין.
  • מחלקה C - התקני קצה דו כיווניים עם חריצי קבלה מקסימליים:מכשירי LoRa Class C מספקים חלונות קליטה כמעט פתוחים ברציפות. הם נסגרו רק כאשר נקודת הקצה משדרת. סוג זה של נקודת קצה מתאים כאשר יש צורך בכמויות גדולות של נתונים כדי להתקבל ולא להעביר.

הודעות LoRa

כאשר הודעות מועברות ברשת LoRaWAN על ידי התקני קצה, היא מתקבלת על ידי כל תחנות הבסיס של LoRa הנמצאות בטווח. יכולת זו משפרת את חוסנה של הרשת ומשפרת את מספר ההודעות שמתקבלות בהצלחה.

למרות שיש מספר תחנות בסיס של LoRa באזור מגדיל את הוצאות ההון לפריסה, זה כן משפר את הביצועים וכאשר מתכננים רשת צריך לבצע פשרה בין ביצוע לעלות.

מופעי הקליטה המיותרים או המרובים מסוננים ברשת על ידי שרת LoRa וזה מספק גם בדיקת אבטחת הודעות.

שרת LoRa גם שולח אישורים למכשיר הקצה, כמו גם שליחת ההודעה לשרת היישומים המתאים.

בנוסף לכל אלה, שרת LoRa מסוגל גם לספק מידע מיקום אודות התקני הקצה. היא משתמשת בטכניקה הנקראת TDOA, הפרש זמן הגעה וזה ניתן להשיג מכיוון שיש סנכרון זמן מדויק מאוד בין תחנות הבסיס השונות.

היכולת של רשת LoRa להכיל קליטה מרובה של אותן הודעות על ידי תחנות בסיס שונות מסייעת למסירה בין תחנות בסיס אם הצומת נייד.

אבטחת רשת LoRa

נושא אבטחת הרשת הופך לחשוב יותר ויותר. ככאלה רשתות LoRa דורשות אבטחה גבוהה כדי למנוע הפרעה במערכות כלשהן.

כדי להשיג את רמות האבטחה הנדרשות עבור רשתות LoRa, הועסקו כמה שכבות הצפנה:

  • מפתח רשת ייחודי (EUI64) והבטיח אבטחה ברמת הרשת
  • מפתח יישום ייחודי (EUI64) מבטיח אבטחה מקצה לקצה ברמת היישום
  • מפתח ספציפי למכשיר (EUI128)

שימוש בשכבות הצפנה אלה מבטיח שרשת LoRa תישאר מאובטחת מספיק.

רשת LoRaWAN מספקת את הקישוריות הנדרשת, ומאפשרת לנקודות הקצה של LoRa להעביר נתונים דרך הממשק האלחוטי לשער ואז הלאה ליעד הנדרש.

נושאי קישוריות אלחוטית וקווית:
יסודות תקשורת סלולרית 2G GSM3G UMTS4G LTE5GWiFiIEEE 802.15.4 טלפונים אלחוטיים DECT NFC- תקשורת שדה קרוב רשת יסודות מהו הענן Ethernet נתונים סידוריים USBSigFoxLoRaVoIPSDNNFVSD-WAN
חזור לקישוריות אלחוטית וקווית


צפו בסרטון: Costs in LPWAN - LTE-M. NB-IOT. LoRaWAN. Sigfox. Ingenu (יָנוּאָר 2022).