Организация передачи данных по протоколу LoRaWAN

В рамках активного развития во всем мире Интернета вещей (Internet of Thing, IoT), всё большую популярность приобретают технологии дальней связи с низким энергопотреблением. Особенно актуальным данный вид связи становится в случае необходимости собора данных в удаленных местах и ​​автоматической передачи этих данных в облако.

К беспроводным технологиям, которые предлагают хорошие решения этой проблемы, относятся LoRa, NB-IoT и LTE-M. Подробнее остановимся на первой.

Технология LoRa обладает следующими характеристиками:

• Использует безлицензионные частотные диапазоны, например, на территории РФ 864–870 МГц.
• Скорость передачи данных от 250 до 5470 битов в секунду.
• Дальность передачи может достигать нескольких километров.
• Передающее устройство большую часть времени может проводить в режиме сверхнизкого энергопотребления, просыпаясь только на короткое время для отправки данных.

Передача собранных данных производится по беспроводному протоколу LoRaWAN (Long Range Wide Area Network), работающему поверх технологии модуляции LoRa (Long Range).

Таким образом, LoRa позволяет организовать беспроводную сеть, охватывающую территорию в несколько километров и состоящую из устройств со сверхнизким потреблением, способных проработать от одной батарейки несколько лет. С ассортиментом устройств с беспроводной передачей данных можете ознакомиться в нашем интернет магазине (например, УСПД ZET 7000 LoRaWAN или инклинометр ZET 7054 LoRaWAN).

Устройство большую часть времени проводит в режиме сна. Через заданные интервалы времени оно просыпается, выполняет сбор данных и транслирует их по радиоканалу. Устройство доступно для связи только в эти короткие промежутки времени, таким образом, чтобы отправить ему какой-либо запрос, нужно дождаться, когда оно само выйдет на связь.

Для приема данных используется базовая станция LoRaWAN — это отдельное устройство, которое может находиться на расстоянии до нескольких километров. Базовая станция прослушивает эфир в заданном диапазоне частот. При получении данных станция декодирует их и отправляет на сервер LoRaWAN по Wi-Fi, Ethernet или сотовой связи.

Сервер LoRaWAN — это программное обеспечение, которое обрабатывает полученные от базовой станции пакеты, идентифицирует и расшифровывает их, а затем принимает решение отправить обратный ответ, например, для подтверждения получения данных или для отправки удаленного запроса на выполнение какой-либо команды.

Для построения беспроводной сети LoRaWAN, помимо устройств сбора и передачи данных, понадобятся следующие компоненты:

• Одна или несколько базовых станций. Количество определяется исходя из карты расположения передающих устройств и условий видимости.
• Сервер LoRaWAN. Может быть быть установлен как в непосредственной близости к базовым станциям, так и на любом отдалении от них, например, в дата-центре. При этом между базовыми станциями и сервером должна быть обеспечена проводная или беспроводная связь. В качестве примера, предлагается использовать сервер ChirpStack.
• Пользовательское приложение, которое занимается обработкой пользовательских данных, переданных устройством и расшифрованных сервером.