Nel precedente articolo su questo sito "Tecnologia di rete per comunicazioni wireless a breve distanza", è stata fatta una breve introduzione a LoRa. Lo spazio è limitato e non è certo possibile spiegare la tecnologia LoRa nel dettaglio, quindi oggi scriveremo un articolo speciale su " lora "Principi tecnici ". Il protagonista dell'articolo è LoRa, che verrà utilizzato in tutto l'articolo.
Come accennato nell'articolo precedente, LoRa è una delle tante tecnologie di comunicazione LPWAN. Si tratta di una tecnologia di trasmissione wireless a lunga distanza basata sulla tecnologia dello spettro diffuso. È stata adottata e promossa per la prima volta dall'azienda americana Semtech.
LoRa è un livello fisico o una modulazione wireless utilizzata per stabilire collegamenti di comunicazione a lunga distanza. Molti sistemi wireless tradizionali utilizzano la modulazione FSK (frequency shift keying) come livello fisico perché è una modulazione molto efficiente che consente di ottenere un basso consumo energetico. LoRa® si basa sulla modulazione lineare a spettro diffuso, che mantiene le stesse caratteristiche di basso consumo energetico della modulazione FSK, ma aumenta notevolmente la distanza di comunicazione. Lo spettro diffuso lineare è stato utilizzato per decenni nelle comunicazioni militari e spaziali grazie alla sua capacità di raggiungere lunghe distanze di comunicazione e alla sua robustezza alle interferenze, ma LoRa® è la prima implementazione a basso costo per uso commerciale.
1. Architettura e principi della rete Lora
In una rete mesh, i singoli nodi terminali inoltrano informazioni da altri nodi per aumentare la distanza di comunicazione della rete e la dimensione dell'area di rete. Se da un lato questo aumenta la portata, dall'altro aumenta la complessità, riduce la capacità della rete e la durata della batteria, poiché i nodi accettano e inoltrano informazioni da altri nodi che potrebbero non essere rilevanti per loro. Quando si implementano connessioni a lunga distanza, l'architettura a stella a lunga distanza è la più sensata per proteggere la durata della batteria.
In una rete LoRaWAN® , i nodi non sono associati a gateway dedicati. Al contrario, i dati trasmessi da un nodo vengono solitamente ricevuti da più gateway. Ogni gateway inoltra i pacchetti ricevuti dal nodo finale attraverso un backhaul (cellulare, Ethernet, ecc.) a un server di rete basato su cloud. L'intelligenza e la complessità sono affidate al server, che gestisce la rete e filtra i dati in arrivo per ridondanza, esegue controlli di sicurezza, pianifica le conferme attraverso i gateway ottimali, esegue velocità di trasmissione dati adattive, ecc.
2. Composizione della rete con tecnologia wireless LoRa
La rete LoRa è composta principalmente da quattro parti: terminale (che può avere un modulo LoRa integrato), gateway (o stazione base), server e cloud. I dati delle applicazioni possono essere trasferiti in entrambe le direzioni.
LoRa Alliance La LoRa Alliance è un'organizzazione aperta e senza scopo di lucro guidata da Semtech nel marzo 2015. Tra i suoi membri fondatori figurano la francese Actility, la cinese AUGTEK e Royal Dutch Telecom kpn. In meno di un anno, l'alleanza ha sviluppato più di 150 aziende associate, tra cui molti produttori di peso elevato come IBM, Cisco e la francese Orange. Vi è un gran numero di aziende in ogni anello della catena industriale (produttori di hardware per terminali, produttori di chip, produttori di gateway per moduli, produttori di software, integratori di sistemi, operatori di rete). L'apertura di questa tecnologia rende più difficile la concorrenza e la cooperazione. L'adeguatezza ha favorito il rapido sviluppo e la prosperità ecologica di LoRa.
3. Topologia della rete LoRaWAN
La rete LoRaWAN è una tipica topologia di rete Mesh. In questa architettura di rete, il gateway LoRa è responsabile dell'aggregazione dei dati e del collegamento tra i dispositivi terminali e i server dati cloud back-end. Il gateway e il server sono collegati tramite rete TCP/IP. La comunicazione tra tutti i nodi e il gateway è bidirezionale. Considerando la situazione di alimentazione a batteria, il nodo terminale di solito dorme. Quando ci sono dati da inviare, si sveglia e li invia.
Pertanto, utilizzando la tecnologia LoRa, siamo in grado di ottenere distanze di trasmissione maggiori con una bassa potenza di trasmissione. Questa tecnologia ad ampio raggio a bassa potenza è necessaria per la diffusione su larga scala delle reti di sensori wireless.
4. Introduzione al protocollo LoRaWAN
LoRaWAN è un protocollo di comunicazione di rete a bassa potenza basato sul protocollo open source di livello MAC rilasciato dalla LoRa Alliance. Fornisce principalmente protocolli di comunicazione di rete locali, nazionali o globali per dispositivi wireless alimentati a batteria.
LoRaWAN? definisce il protocollo di comunicazione e l'architettura di sistema della rete, mentre il livello fisico LoRa® consente collegamenti di comunicazione a lunga distanza. Progettata dal basso verso l'alto, LoRaWAN ottimizza LPWAN (Low Power Wide Area Network) per la durata della batteria, la capacità, la distanza e il costo. Viene fornita una panoramica delle specifiche LoRaWAN per le diverse regioni e un confronto di alto livello delle diverse tecnologie che competono nello spazio LPWAN.
Non presenterò qui i vantaggi e gli svantaggi di LoRa uno per uno. Chiunque conosca un po' questa rete, credo che lo sappia già. Se non volete consultare Baidu, potete cliccare direttamente su questo link: Tecnologia di rete di comunicazione wireless a breve distanza per comprendere i vantaggi e gli svantaggi di LoRa. Questo conclude l'introduzione di " Principi tecnici di Lora ", spero che vi sia utile!