Einführung
Wenn die Branchen nach wirtschaftlichen Lösungen mit erweiterter Reichweite und Geräteunterstützung suchen, Konnektivität, die diese Bedingungen erfüllt, ist zu einer Notwendigkeit geworden. Eine solche Nachfrage hat zur Entstehung von LPWAN geführt (Low-Power-Wide Area Network) und LoRaWAN-Technologie. LoRaWAN ist ein Weitverkehrsnetzwerk mit geringem Stromverbrauch (LPWAN) Das Protokoll zielte darauf ab, Geräten zu ermöglichen, drahtlos über die großen Entfernungen zum Internet herzustellen. Die Hauptmerkmale - Fernabdeckung und minimaler Stromverbrauch - eignen sich gut für die drahtlosen Kommunikationsanforderungen von IoT-Geräte die im Grunde genommen batteriebetrieben werden.
Was ist LoRaWAN??
Lorawan ist eine Art drahtlose Kommunikationstechnologie, die unter den Dach von LPWAN fällt (Weitverkehrsnetz mit geringem Stromverbrauch). Dies bedeutet, dass es so konzipiert ist, dass es minimaler Strom verbraucht, während das Übertragung von Langstreckenübertragungen ermöglicht wird, Es ist ideal für großflächige IoT-Anwendungen. Im Wesentlichen, Lorawan verwendet die LORA -Modulationstechnologie, Dies ist eine spezifische Methode zur Implementierung von LPWAN.
LoRa, im Kern, ist eine Modulationstechnik in der physischen Schicht, die Chirp -Spread -Spektrum verwendet (CSS) Technologie zur codierenden Informationen. Es gibt verschiedene Kommunikationseinstellungen an, einschließlich Bandbreite, Übertragungsfrequenz, Codierungsrate, und Spreizfaktor. Auf Lora aufbauen, Die Lorawan -Technologie definiert das Protokoll für die Kommunikation zwischen IoT -Endknotengeräten und Netzwerk Gateways, Helfen Sie, Geräte nahtlos mit dem Internet zu verbinden.
Lorawan -Klassen
Klasse A
Klasse A wird als asynchrones System fungiert, bei dem Endknoten bei Bedarf Nachrichten an das Gateway übertragen und dann bis zum nächsten Übertragung einen inaktiven Zustand eingeben können. Dieses Setup verwendet effizient Zeitfenster in einem Mehrkanalsystem
Klasse B
Eine Methode zum Senden von Nachrichten an batteriebetriebene Knoten, wo das Gateway alle ein Leuchtfeuer ausgibt 128 Sekunden. Mit diesem Leuchtfeuer können alle Lorawan -Basisstationen ihre Zeit mit GPS -Satellitensignalen synchronisieren.
Klasse C
Ermöglicht es Knoten, ständig Downlink -Nachrichten jederzeit anhören und übertragen. Diese Klasse wird in der Regel in AC-Anträgen verwendet, da sie beträchtliche Energie erfordert, um den Knoten voll aktiv zu halten, und der Empfänger immer in Betrieb.
Wie Lorawan funktioniert
Die LORA -Modulation codiert Daten in drahtlose Signale unter Verwendung einer Technik namens Chirp Spread Spectrum. Durch Erhöhen der linearen Frequenzmodulationsrate, Das Signal breitet sich über mehrere Frequenzbereiche aus, Erlauben, längere Entfernungen ohne große Einmischung zu unternehmen. LORA verwendet eine proprietäre Spread-Spektrum-Modulation, die auf dieser Chirp-Technologie basiert. Zum Beispiel, Geräte in der Nähe des Gateway verwenden einen niedrigeren Ausbreitungsfaktor, um Daten aufgrund ihrer Nähe schnell zu übertragen, Während Geräte weiter entfernt einen höheren Ausbreitungsfaktor verwenden, um den Signalbereich zu erweitern, Obwohl dies die Getriebegeschwindigkeit verlangsamt.
IoT-Geräte (wie zum Beispiel Sensoren) Im Lorawan -Netzwerk sammeln Sie Daten regelmäßig oder auf Bedarf. Diese Geräte verwenden das integrierte LORA-Modul und die LORA-Modulationstechnologie, um die gesammelten Daten drahtlos an ein nahe gelegenes Lorawan-Gateway zu übertragen, Dies lädt die Daten dann auf den Lorawan -Netzwerkserver hoch. Nach der Deduplizierung und Überprüfung der Daten, und Verarbeitung von Funktionen wie Überprüfung des Geräte -Netzwerkzugriffs und Identitätsauthentifizierung, Die Daten werden an den Anwendungsserver weitergeleitet, Dies ist normalerweise ein benutzergeschäftees System, Erleichterung der Analyse und Speicherung der empfangenen Daten, und erstellen.
Schlüsselmerkmale und Vorteile von Lorawan
Langstrecke und Abdeckung:
Die LORA -Modulationstechnologie unter Lorawan ermöglicht den Übertragungsbereich von mehreren Kilometern, bis zu zehn Kilometern. In den meisten Fällen, Lorawan erreicht herum 2-5 KM Range in einer Stadt, aber in der offenen ländlichen Gegend kann sie über 15 km hinausgehen.
Geringer Stromverbrauch:
Die Verwendung von Lorawan -Systemen wird mit geringem Energieverbrauch begleitet, Daher machen diese Systeme für Geräte mit geringer Leistung oder batteriebetriebenen Geräten bevorzugt. Dies impliziert, dass diese Geräte jahrelang keine Ersatzbatterien nach alle paar Monate benötigen, Eine Funktion, die für Fernüberwachungssensoren und Asset -Tracker wichtig ist, die sich in Bereichen befinden, die schwer zugänglich sind.
Skalierbarkeit:
Ein einzelnes Lorawan -Gateway kann gleichzeitig Tausende von Geräten behandeln, So unterstützen Sie große Verbindungen. Durch Verwendung der adaptiven Datenrate (ADR) Funktion, Das Lorawan -Netzwerk, das auch als Ressourcenverwaltung von Low Power Wide Area -Netzwerk bekannt ist.
Kosteneffizienz Hardware:
Das Starten eines Lorawan -Netzwerks ist kostengünstig, da nicht viele Einrichtungen erforderlich sind. Open -Source -Infrastruktur- und Software -Ressourcen machen es ökomonischer zur Übernahme.
Globale Konnektivität:
Lorawan ist für jeden Benutzer offen, wie von der Lorawan Alliance angegeben. Geräte und Netzwerke können in Harmonie arbeiten, ohne dass ein gemeinsamer Anbieter erforderlich ist, So bieten Sie eine bessere Cross -Marke und die Cross -Industrie -Integration, und mehr Möglichkeiten bei der Anwendung.
Häufige Anwendungsfälle von Lorawan
1. Intelligente Stadt
Die Lorawan -Technologie kann dazu beitragen, die verschiedenen IoT -Geräte zu verbinden, Sensoren, Intelligente Messgeräte und andere Geräte, die in Smart Cities vorhanden sind, indem ein großes Netzwerk bereitgestellt wird. IoT -Geräte und Netzwerke können in die vorhandene Infrastruktur von Städten auf eine Weise aufgenommen werden. Hier sind einige Ideen, die in intelligenten Städten ausgeführt werden können:
- Smart Street Lighting: Kontrolle, Verwalten und überwachen Sie die Straßenlaternen der Stadt aus einem breiten Lorawan -Netzwerk mit der Möglichkeit, die Helligkeit auf der Grundlage des Verkehrsflusss und der externen Beleuchtung zu regulieren, um die Energiekosten zu senken.
- Parkmanagement: Lorawan -Sensoren verfolgen die Belegung von Parkplätzen und informieren die Fahrer über die Verfügbarkeit von Parkplätzen, Dadurch die Parkprobleme und der Verkehrsfluss lindern.
- Luftqualitätsüberwachung: Beschäftigen Lorawan -Sensoren, um die Konzentration verschiedener Schadstoffe in der Atmosphäre in der ganzen Stadt zu überwachen, um die Verschmutzung zu kontrollieren.
2. Intelligente Landwirtschaft und ihre modernen Werkzeuge
Die landwirtschaftlichen Operationen adaptieren den Einsatz von IoT- und Außenanwendungen in Lorawan -Anwendungen in den spezifischen Bereichen der intelligenten Landwirtschaft. Verwenden des Lorawan -Netzwerks, Sensoren, die alle Daten mit Ernte in Echtzeit kommunizieren, Tierhaltung, Ausrüstung, Physische Umgebung usw., Ermöglicht es dem Landwirt, angemessene Änderungen in der Produktionsniveau vorzunehmen und damit die Produktionsqualität zu verbessern.
3. Industrielles Internet der Dinge
Die Lorawan -Technologie wird auch effektiv in industrielle Betriebsumgebungen integriert. Automatisierte Überwachung, Sicherheit, und Vermögensverwaltung ermöglichen schnellere Antworten der Betreiber. Die Logistik und die Smart Lagel -Arena zum Beispiel, Die Lorawan -Netzwerke sind besser als zuvor, um eine breitere Abdeckung und weniger gestörte Verbindungen zu erzielen.
4. Versorgungsunternehmen und intelligente Messung
Smart Meter (für Strom, Wasser, usw.) Aktivieren Sie die Remote- und Echtzeitüberwachung, Fehler verringern und die Effizienz verbessern.
5. Gesundheitswesen und Wearables
Die in Lorawan ansässigen Gesundheitswaffelungen sind so konzipiert, dass sie Patienten in Krankenhäusern kontinuierlich und zuverlässig überwachen und zuverlässig überwachen, Bewohner von älteren Pflege, oder jeder, der eine Echtzeitüberwachung von Vitalfunktionen benötigt.
LoRaWAN-Netzwerkarchitektur
1. Öffentliche und private Lorawan -Netzwerke
Ein öffentliches Lorawan -Netzwerk ist ein Lorawan -Netzwerk, das einem Dritten gehört, Meistens ein Telekommunikationsbetreiber oder ein Netzwerkdienstleister, Diese Kosten für die Gebühr von Benutzern, die Geräte mit dem Netzwerk verbinden. Ein privates Lorawan -Netzwerk ist ein Netzwerk, das eine Person und oder ein Unternehmen baut und arbeitet und hauptsächlich, von ihnen kontrolliert, und oft geografisch begrenzt im Gebiet. Diese Art von Konnektivität hat häufig eine bessere Datensicherheit und Datenschutzbestimmungen.
2. Hybridmodelle
Die Grundsätze eines privaten und öffentlichen Lorawan können so zusammengepasst werden. Benutzer können je nach Situation entweder das öffentliche Netzwerk oder das private Netzwerk und sogar beides gleichzeitig auswählen.
3. Netzwerkbereitstellung
Bewerten Sie die Bereichsabdeckung, erreichbare Datenrate und elektrische Leistung, die von den Lorawan -Netzwerken aufgewendet wurde, auf einem Zielfernrohr, das von Projektanforderungen bestimmt ist. Nach der Festlegung der Anzahl der in der Abdeckungsfläche und den Einsatzstandorten benötigten Gateways, Konstruieren Sie die Netzwerktopologie (Typischerweise eine Star-of-Star-Topologie). Wählen und montieren Sie die geeigneten Lorawan -Zugangspunkte und andere Geräte. Nach Abschluss der Hardwarebereitstellung, Stellen Sie die Parameter der Gateways ein, Konfigurieren Sie den Netzwerkserver, und beginnen zu testen und zu verifizieren. Sobald die Projektbereitstellung erreicht ist, Führen Sie regelmäßig Überwachung und Wartung der Geräte durch.
Lorawan Sicherheitsfunktionen
End-to-End-Verschlüsselung
Die End-to-End-Verschlüsselung schützt die gesamte Übertragung vom Gerät zum Anwendungsserver. Es hat normalerweise zwei Schichten Verschlüsselungsmechanismus, Lorawans Verschlüsselung der Netzwerkschichtverschlüsselung und Anwendungsschicht. Die beiden oben genannten Verschlüsselungstechniken produzieren zwei verschiedene Schlüssel -NWKSKEY und Appskey. Dies bedeutet, dass alle Informationen verschlüsselt werden, während das Gerät Daten sendet, bis die Daten den Anwendungsserver erreicht haben. daher, Auch wenn der Anbieter von Gateway- oder Intermediate Network Service das Datenpaket empfängt, Sie werden die Daten nicht sehen oder ändern können.
Geräteauthentifizierung
Lorawan nutzt einen sehr strengen Geräteauthentifizierungsmechanismus, um nicht autorisierte Geräte in das Netzwerk zuzulassen. Der Beitritt zum Lorawan -Netzwerk hat zwei Hauptansätze.
Otaa (Over-the-Air-Aktivierung)
Diese Option ist am sichersten vor allen Angriffen. Wann immer, Ein Gerät stellt eine Verbindung zu einem Lorawan -Netzwerk her, Ein neues Schlüsselpaar (Ein Netzwerksitzungsschlüssel NWKSKEY und ein Anwendungssitzungsschlüssel Appskey) wird formuliert. Diese Schlüssel werden basierend auf dem Deveui des Geräts und des Appey erstellt. Verwenden von OTAA, Jedes Mal, wenn ein Gerät eine Verbindung zum Netzwerk herstellt, Die Identität des Geräts wird verifiziert, und auf diese Weise, Es wird bestätigt, dass im Netzwerk kein Rogue -Gerät zulässig ist.
ABP (Aktivierung durch Personalisierung)
In dieser Technik, Die Schlüssel des Geräts sind vor der Bereitstellung des Geräts bereit. ABP verlangt nicht, dass die Schlüsseln neu erzeugt werden, aber festgelegt und können die Einschränkungen der angebotenen Sicherheit nicht ändern, macht es OTAA unterlegen.
Es spielt keine Rolle, ob es OTAA oder ABP ist, Die Geräteauthentifizierungsmechanismen von Lorawan verhindert eine unerwünschte Kommunikation mit nicht authentifizierten Geräten im Netzwerk.
Schlüsselmanagement
Die Verschlüsselung wird in allen Interaktionen zwischen Geräten und Servern verwendet, und solche Verschlüsselungsprozesse werden mit verschiedenen Schlüssel implementiert. Es gibt hauptsächlich drei wichtige Verwaltungsfunktionen, die von Lorawan Network verwendet werden.
- Appey wird in der Generierung von Sitzungsschlüssel in einem OTAA -Prozess verwendet. Wenn sich ein Benutzergerät zum ersten Mal in das Netzwerk anschließt, Dieser Schlüssel erstellt einen Netzwerksitzungsschlüssel und einen Anwendungssitzungsschlüssel.
- NWKSKEY ist der Schlüssel, mit dem die Kommunikationsdaten zwischen den Geräten und den Netzwerkservern verschlüsselt werden können.
- AppsKey ist der Schlüssel, der die Anwendungsdaten zwischen Geräten und Anwendungsservern verschlüsselt.
Es ist zu beachten, dass das Schlüsselmanagement in Lorawan die folgenden Anforderungen erfüllen muss:
- Einzigartigkeit: Jedes Gerät hat einen eigenen Schlüssel, der mit anderen Geräten nicht gleich ist.
- Schlüsselaktualisierung: Der OTAA -Mechanismus hilft Geräten dabei, neue Schlüssel zu erstellen, wenn sie sich einem neuen Netzwerk anschließen..
- Schlüsselspeichersicherheit: Geräte, Gateways und Server sollten diese Schlüssel effektiv schützen, da ein Angreifer diese Schlüssel erhalten möchte, um die übertragenen Informationen zu entschlüsseln.
Lorawan Vs.. Andere IoT -Protokolle
Lorawan Vs.. NB-IoT
Abdeckung: Lorawan bietet einen erweiterten Kommunikationsbereich an, Somit in ländlichen oder Outback -Regionen am vorteilhaftesten 15 Kilometer. Im Gegensatz, NB-Iot hat einen begrenzten Abdeckungsradius von ungefähr 10 Kilometer, aber in Städten und Umgebungen mit vielen Strukturen wirksamer ist.
Stromverbrauch: Der Stromverbrauch von Lorawan ist recht niedrig, daher können die Gerätebatterien einige Jahre lang dauern, was für die Platzierung solcher Geräte für lange Zeiträume ideal ist. NB-IT ist auch erheblich energieeffizient, aber seine Akkulaufzeit ist aufgrund der Datenmenge kürzer, die übertragen wird.
Anwendungsszenarien: Aufgrund der Übertragung mit großer Reichweite und niedriger Daten, Lorawan passt gut in Anwendungswendungsfälle wie intelligent, Umweltüberwachung und vieles mehr. Andererseits ist NB IoT in Fällen anwendbarer, in denen das Datenvolumen intensiv ist und die Signaldurchdringung tiefgreifend ist wie intelligente Zähler und Smart City -Lösungen.
Lorawan Vs.. Wi-Fi/Bluetooth
Reichweite: Die Entfernung der Kommunikation über Lorawan kann in mehrere Kilometer lief.
Batteriedauer: Wegen der geringen Übertragungsleistung und eines sehr geringen Datenvolumens, das von Lorawan übertragen wird, Die Batterie des Arbeitsgeräts kann lang genug sein, um mehrere Jahre aktiver Gebrauch standzuhalten. Im Gegenteil, Geräte, die Wi-Fi- und Bluetooth-Technologien einsetzen.
Datendurchsatz: Lorawan ist für die Übertragung mit niedriger Datenrate ausgelegt und sein Durchsatz ist auf nur wenige Datenpakete beschränkt, selbst wenn Latenz kein Problem darstellen, Während Wi-Fi- und Bluetooth-Technologien einen höheren Datendurchsatz erreichen und daher in Kontexten angewendet werden können, in denen hohe Datenmengen übertragen werden.
Auswahl der richtigen Produkte und Lösungen von Lorawan
Ihre Bedürfnisse verstehen:
Um die maximalen Vorteile der Bereitstellung einer Lorawan -Infrastruktur zu nutzen, Die folgenden Überlegungen müssen berücksichtigt werden.
- Reichweite: Obwohl Lorawan die drahtlose Berichterstattung über eine große Reichweite unterstützen kann, Die Qualität des Signals ist durch das geografische Gelände und Gebäude begrenzt. Es wäre wichtig, die spezifische Bereitstellungsstelle und den Plan für die Anordnung des Gateways zu berücksichtigen.
- Batterielebensdauer: Überlegen Sie, wie lange Sie erwarten, dass Ihr Lorawan -Gerät funktioniert und ein Gerät auswählt, dessen Akkulaufzeit und Stromverbrauch in Ordnung zu sein scheint.
- Datendurchsatz: Stellen Sie fest, ob Sie an einer einfachen und seltenen Datenübertragung oder dem Gegenteil interessiert sind, Viele Daten wurden häufig übertragen. Lorawan ist für die Verwendung in Umgebungen ausgelegt, in denen die Datenübertragung nicht so hoch ist.
- Kostengünstiger Ansatz: Das Lorawan -Netz. Andererseits, Basierend auf der Projektgröße und den Projekteingaben wie Gerätekosten, Kosten für Gateways und Netzwerkwartung, Wählen Sie die richtige Option aus.
- Skalierbarkeit: Wenn Ihre Initiative eine breite Palette von Gerätekonnektivität erfordert, Oder Sie ziehen es vor, die Gerätekonnektivität in den kommenden Jahren problemlos aufzubauen, Dann ist Lorawan die am besten geeignete Option.
Arten von Lorawan -Geräten:
Lorawan -Geräte gibt es in verschiedenen Formen wie Gateways, Sensoren, Stichworte, Module, usw. Das neueste MST01 Lorawan® Temperatur- und Feuchtigkeitssensor von minew, Verwendet die Lorawan -Technologie, um über die Einschränkungen hinauszugehen,. Dieser Sensor ist von großer Bedeutung für die Verwaltung von Smart Warehouse -Logistik und Transportsystemen.
Top Lorawan -Anbieter:
Weitere Lieferanten in der IoT -Branche entwickeln Lorawan -Produkte und -Lösungen. Minen ist eines der führenden Unternehmen in diesem Bereich, Spezialisiert auf IoT -Hardware -Lösungen und Prahlerei 200 Patente und Zertifikate der Originalität. Sie können mit MineW arbeiten, um eine maßgeschneiderte IoT -Hardware -Lösung für Ihre Anforderungen zu erstellen.
Die Zukunft von Lorawan
1. Aufkommende Anwendungen: Mit der Verbesserung der Satellitenkommunikation, Lorawan kann die Sensorüberwachung in Anwendungen wie Raucherkennung in nicht sichtbaren Waldgebieten oder Temperaturerkennung an Ozeanbrüchen usw. verwenden. Daten von Lorawan -Sensoren bei Wechselwirkungen auftreten, Intelligente Städte können effektive Strategien für das Transportmanagement implementieren.
2. Lorawan und 5g: Lösungen für die industrielle Automatisierung enthalten 5G, um den Fernbedienung von Geräten mit Daten von Lorawan -Sensoren zu ermöglichen.
3. Lorawan im globalen IoT -Ökosystem: Der Anwendungsmarkt der Lorawan -Technologie zeigt ein dramatisches Wachstum. Es wird vorhergesagt, dass durch 2030 Der Global Lora und der Lorawan IoT -Markt werden auf 48,4 Milliarden US -Dollar wachsen, mit einer Marktwachstumsrate von 36.8% während des Prognosezeitraums. Der IoT -Markt schätzt die Technologie in der Tat aufgrund seiner vielen Vorteile.
Abschluss: Ist Lorawan das Recht für Sie?
Die Vorteile der Lorawan -Technologie sind klar. Es ist keine Notwendigkeit mehr, Gateways dicht einzusetzen, um Signale von weit platzierten Geräten zu erhalten. Lorawan ist in der Lage, die Anforderungen Ihres Projekts leicht und auf sehr angemessene Kosten zu erfüllen. Vom Lorawan -Netzwerk angetrieben, Sie können auch problemlos auf Daten zugreifen, um strategische Entscheidungen zu treffen, die die allgemeine Produktivität des Projekts und des Unternehmens steigern. Auf dem IoT -Markt, Das auf der Lorawan -Technologie basierende Volumen der Produkte und spezialisierten Dienstleistungen nimmt stetig zu
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