LoRa และ LoRaWAN
LoRa และ LoRaWAN
หรือเครือข่ายพื้นที่กว้าง พลังงานต่ำ (LPWAN) คาดว่าจะสนับสนุนอุปกรณ์หลายๆ
เครื่องสำหรับ Internet
of Things (IoT) , LoRaWAN ได้รับการออกแบบมาเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพอายุการใช้งาน
ระยะเวลาความจุของแบตเตอรี่และค่าใช้จ่ายของแบตเตอรี่ LPWANs จะมีการสรุปข้อมูล
LoRaWAN สำหรับภูมิภาคต่างๆ
รวมทั้งการเปรียบเทียบเทคโนโลยีต่างๆ ที่แข่งขันกันในพื้นที่ LPWAN
LoRa?
LoRa®
คือ Physical layer
หรือ การปรับสัญญาณแบบไร้สายที่ใช้เพื่อสร้างการเชื่อมต่อการสื่อสารระยะไกล
ระบบไร้สายรุ่นเก่าจำนวนมากใช้การปรับความถี่ (FSK) เป็นเลเยอร์ทางกายภาพเนื่องจากเป็นชุดควบคุมที่มีประสิทธิภาพมากสำหรับการใช้พลังงานต่ำ LoRa ขึ้นอยู่กับการโมดูเลตสเปกตรัมการแพร่กระจาย
ซึ่งรักษาลักษณะพลังงานต่ำเช่นเดียวกับการโมดูล FSK แต่เพิ่มช่วงการสื่อสารได้อย่างมาก สเปกตรัมการแพร่กระจาย
CMSS (Chirp
Modulation Spread Spectrum) ถูกนำมาใช้ในการสื่อสารทางทหารและอวกาศเป็นเวลาหลายทศวรรษเนื่องจากมีระยะทางในการติดต่อสื่อสารที่ยาวนานและสามารถทนทานต่อการรบกวนได้
แต่ LoRa เป็นค่าใช้จ่ายที่ต่ำ
สำหรับการใช้งานในเชิงพาณิชย์
Long Range (LoRa)
ข้อดีของ LoRa
คือ
สามารถใช้งานได้ในระยะไกล เกตเวย์หรือสถานีฐานเดียวสามารถครอบคลุมทั้งเมืองหรือหลายร้อยตารางกิโลเมตร ขึ้นอยู่กับสภาพแวดล้อมหรือสิ่งกีดขวางในตำแหน่งที่กำหนด
แต่ LoRa และ LoRaWAN สามารถมีการเชื่อมโยงมากกว่าเทคโนโลยีการสื่อสารมาตรฐานอื่นๆ จำนวนลิงค์ (Link) ซึ่งโดยทั่วไปมีค่าเป็นเดซิเบล เป็นปัจจัยหลักในการกำหนดระยะในสภาพแวดล้อมที่กำหนด ต่อไปเป็นแผนที่ครอบคลุมจากเครือข่าย
Proximus ที่นำไปใช้งานในเบลเยียม
ด้วยโครงสร้างพื้นฐานที่น้อยที่สุดจะสามารถครอบคลุมประเทศทั้งหมดได้
LPWAN FIT?
เทคโนโลยีหนึ่งตัวไม่สามารถรองรับแอพพลิเคชั่นและไดร์ฟข้อมูลทั้งหมดที่คาดการณ์ไว้สำหรับ
IoT ได้ Wi-Fi และ BTLE เป็นมาตรฐานที่ใช้กันอย่างกว้างขวางและให้บริการแอพพลิเคชั่นที่เกี่ยวข้องกับการสื่อสารอุปกรณ์ส่วนบุคคลได้เป็นอย่างดี เทคโนโลยีเซลลูลาร์เหมาะอย่างยิ่งสำหรับแอพพลิเคชั่นที่ต้องการปริมาณข้อมูลสูงและมีแหล่งจ่ายไฟ LPWAN มีอายุใช้งานแบตเตอรี่นานหลายปีและได้รับการออกแบบมาสำหรับเซ็นเซอร์และแอพพลิเคชั่นที่ต้องการส่งข้อมูลจำนวนน้อยๆ
ในระยะทางไกลไม่กี่ครั้งต่อชั่วโมงจากสภาพแวดล้อมที่แตกต่างกัน
LoRaWAN™?
LoRaWAN
การกำหนดโปรโตคอลการสื่อสารและสถาปัตยกรรมระบบสำหรับเครือข่ายขณะที่ชั้นกายภาพของ
LoRa ช่วยให้สามารถเชื่อมโยงการสื่อสารระยะไกลได้ โปรโตคอลและสถาปัตยกรรมเครือข่ายมีอิทธิพลมากที่สุดในการกำหนดอายุการใช้งานแบตเตอรี่ของ Node ความสามารถของเครือข่ายคุณภาพของบริการการรักษาความปลอดภัยและความหลากหลายของแอพพลิเคชั่นที่เครือข่ายให้บริการ
สถาปัตยกรรมเครือข่ายเครือข่ายที่นำไปใช้งานจำนวนมากใช้โครงสร้างเครือข่าย ในเครือข่าย Mesh แต่ละ End – Node จะส่งต่อข้อมูลของ Node อื่นเพื่อเพิ่มช่วงการสื่อสารและขนาดเซลล์ของเครือข่าย ในขณะที่เพิ่มระยะนี้จะเพิ่มความซับซ้อนลดความจุของเครือข่ายและลดอายุการใช้งานแบตเตอรี่เนื่องจาก Node รับและส่งต่อข้อมูลจาก Node อื่นซึ่งอาจไม่เกี่ยวข้องกับพวกเขา สถาปัตยกรรมระยะยาวทำให้รู้สึกได้มากที่สุดในการรักษาอายุการใช้งานแบตเตอรี่เมื่อมีการเชื่อมต่อระยะไกล
ใน Node เครือข่าย LoRaWAN
ไม่มีส่วนเกี่ยวข้องกับเกตเวย์
(Gateway) เฉพาะข้อมูลที่ส่งโดย Node มักจะได้รับโดยหลายๆ เกตเวย์ โดยเกตเวย์แต่ละตัวจะส่งต่อแพ็คเกจที่ได้รับจาก
Node ปลายทางไปยังเซิร์ฟเวอร์เครือข่ายระบบคลาวด์ผ่าน Link Backhaul
(ทั้งโครงข่ายโทรศัพท์มือถือ
3G, อีเธอร์เน็ต, ดาวเทียม หรือ Wi-Fi Network) หน่วยความจำและความซับซ้อนจะถูกผลักไปยังเซิร์ฟเวอร์เครือข่ายซึ่งจะจัดการเครือข่ายและจะคัดกรองแพ็คเกจที่ได้รับดำเนินการตรวจสอบความปลอดภัย
กำหนดการรับทราบผ่านทางเกตเวย์ที่ดีที่สุดและปรับอัตราข้อมูล,ปรับตัวเป็นต้น หาก Node เคลื่อนที่หรือเคลื่อนย้ายไม่จำเป็นต้องมีการโอนย้ายจากเกตเวย์ไปยังเกตเวย์ซึ่งเป็นคุณลักษณะสำคัญที่จะช่วยให้แอพพลิเคชั่นการติดตามวัตถุ
อุปกรณณ์ ทรัพย์สินเป็นเป้าหมายหลักสำหรับงาน IoT
อายุการใช้งานของแบตเตอรี่ Node ในเครือข่าย LoRaWAN ไม่ตรงกันและสื่อสารเมื่อมีข้อมูลพร้อมที่จะส่งข้อมูลว่ามีเหตุการณ์ที่ขับเคลื่อนด้วยหรือกำหนดเวลาไว้ โปรโตคอลชนิดนี้มักเรียกว่า
วิธีการ Aloha ในเครือข่าย Mesh หรือเครือข่ายแบบซิงโครนัสเช่นโทรศัพท์มือถือ Node มักต้องซิงโครไนซ์กับเครือข่ายและตรวจสอบข้อความ
การซิงโครไนซ์นี้ใช้พลังงานที่มีนัยสำคัญและเป็นแรงผลักดันการลดอายุการใช้งานแบตเตอรี่เป็นอันดับหนึ่ง ในการศึกษาล่าสุดและการเปรียบเทียบโดย
GSMA เกี่ยวกับเทคโนโลยีต่างๆเกี่ยวกับพื้นที่
LPWAN LoRaWAN ™มีความได้เปรียบ
3 ถึง 5 เท่าเมื่อเปรียบเทียบกับเทคโนโลยีอื่นๆ
ทั้งหมด ความจุของเครือข่ายเพื่อให้เครือข่ายดาวระยะไกลทำงานได้เกตเวย์ต้องมีความจุหรือความสามารถในการรับข้อความจาก
Node ที่มีจำนวนมาก
ความจุเครือข่ายสูงในเครือข่าย
LoRaWAN ทำได้โดยใช้อัตราข้อมูลที่ปรับให้เหมาะสมและใช้ตัวรับส่งสัญญาณหลายช่องแบบหลายช่องในเกตเวย์เพื่อให้สามารถรับข้อความพร้อมกันได้หลายช่องทาง ปัจจัยสำคัญที่ส่งผลต่อความจุคือจำนวนช่องสัญญาณพร้อมกันอัตราข้อมูล
(เวลาบนอากาศ) ความยาวของข้อมูลน้ำหนักบรรทุกและความถี่ที่ส่งสัญญาณ เนื่องจากLoRa เป็นสัญญาณมอดูเลตแบบกระจายสัญญาณจึงเป็นสัญญาณที่ใช้กันอยู่ทั่วไปเมื่อมีการใช้ปัจจัยการแพร่กระจายที่แตกต่างกัน
เมื่อปัจจัยการแพร่กระจายมีการเปลี่ยนแปลงอัตราข้อมูลที่มีประสิทธิภาพจะเปลี่ยนแปลงไปเช่นกัน เกตเวย์ใช้ประโยชน์จากพร็อพเพอร์ตี้นี้โดยสามารถรับอัตราข้อมูลที่แตกต่างกันได้หลายช่องทางในเวลาเดียวกัน หาก Node มีลิงค์ที่ดีและอยู่ใกล้กับเกตเวย์ไม่มีเหตุผลใดที่จะใช้อัตราข้อมูลต่ำสุดเสมอและเติมคลื่นความถี่ที่ใช้ได้นานกว่าที่ต้องการ โดยการขยับอัตราข้อมูลที่สูงขึ้นระยะเวลาในอากาศจะสั้นขึ้นทำให้มีช่องว่างมากขึ้นสำหรับ Node อื่น ๆ ในการส่งข้อมูล
อัตราข้อมูลที่ปรับเปลี่ยนได้ช่วยเพิ่มอายุการใช้งานแบตเตอรี่ของ Node เพื่อให้การทำงานของอัตราข้อมูลปรับตัวได้ต้องใช้ลิงค์แบบสมมาตรขึ้นและลงเพื่อเชื่อมต่อกับความสามารถในการรับส่งข้อมูลที่เพียงพอ คุณลักษณะเหล่านี้ช่วยให้เครือข่าย
LoRaWAN มีความจุสูงมากและทำให้เครือข่ายสามารถปรับขนาดได้
เครือข่ายสามารถใช้งานได้ด้วยโครงสร้างพื้นฐานที่น้อยที่สุดและเมื่อต้องการความจุสามารถเพิ่มเกตเวย์เพิ่มเติมขยับขึ้นอัตราข้อมูลลดจำนวนการได้ยินไปยังเกตเวย์อื่นๆ
และปรับขนาดความจุได้ 6-8
เท่า
ทางเลือกอื่นๆ ของ LPWAN
ไม่มีความสามารถในการปรับขยายของ
LoRaWAN ™ได้เนื่องจากการลดความสามารถในการรับส่งข้อมูลหรือทำให้ขอบเขตของดาวน์ลิงค์ ไม่สมมาตรกับขอบเขตการอัพลิงค์
ความปลอดภัยเป็นสิ่งสำคัญอย่างยิ่งสำหรับ LPWAN ทุกๆ ชนิด การรักษาความปลอดภัย
LoRaWAN ™ใช้การรักษาความปลอดภัยสองชั้น:
หนึ่งสำหรับเครือข่ายและสำหรับแอพพลิเคชั่น การรักษาความปลอดภัยเครือข่ายช่วยให้มั่นใจได้ถึงความปลอดภัยของ
Node ในเครือข่าย และในขณะที่ระบบการรักษาความปลอดภัยแอพพลิเคชั่นทำงาน จะทำให้ผู้ประกอบการเครือข่ายไม่สามารถเข้าถึงข้อมูลแอพพลิเคชั่นของผู้ใช้ปลายทางได้
:สอง ใช้การเข้ารหัส AES กับการแลกเปลี่ยนคีย์โดยใช้ตัวระบุ IEEE EUI64 มีข้อบกพร่องในการเลือกใช้เทคโนโลยีทุกอย่าง
แต่ LoRaWAN มีคุณสมบัติในสถาปัตยกรรมเครือข่ายคลาสอุปกรณ์การรักษาความปลอดภัยความสามารถในการปรับขนาดสำหรับขีดความสามารถและการเพิ่มประสิทธิภาพสำหรับการเคลื่อนย้ายที่อยู่หลากหลายโปรแกรม
IoT ที่มีศักยภาพ
บทสรุปของ LoRaWAN ™
แต่ละภูมิภาค
ข้อกำหนด LoRaWAN
จะแตกต่างกันไปเล็กน้อยจากภูมิภาคหนึ่งไปอีกภูมิภาคหนึ่งตามการจัดสรรคลื่นความถี่ภูมิภาคและข้อกำหนดด้านกฎระเบียบต่างๆ
ข้อกำหนดของ LoRaWAN
สำหรับยุโรปและอเมริกาเหนือมีการกำหนดไว้
แต่ส่วนอื่นๆ ยังคงถูกกำหนดโดยคณะกรรมการด้านเทคนิค การเข้าร่วมLoRa® Alliance ในฐานะสมาชิกสมทบและการมีส่วนร่วมในคณะกรรมการด้านเทคนิคสามารถมีข้อได้เปรียบที่สำคัญสำหรับบริษัทที่กำหนดเป้าหมายโซลูชั่นสำหรับตลาดเอเชีย
การเปรียบเทียบตัวเลือกเทคโนโลยี
LPWAN
มีกิจกรรมมากมายในภาค
IoT เปรียบเทียบตัวเลือก
LPWAN ทั้งจากการเปรียบเทียบทางเทคนิค
แต่จากมุมมองของโมเดลธุรกิจ เครือข่าย LPWAN ขณะนี้มีการใช้งานเนื่องจากมีกรณีธุรกิจที่แข็งแกร่งเพื่อสนับสนุนในทันที การใช้งานและค่าใช้จ่ายในการปรับใช้เครือข่ายในแถบที่ไม่มีใบอนุญาตจะต้องใช้ทุนมาก คำถามที่ควรได้รับการตอบเพื่อเปรียบเทียบเทคโนโลยี
LPWAN ต่างๆ
- ความยืดหยุ่นในการกำหนดเป้าหมายแอพพลิเคชั่นที่หลากหลาย
- โปรโตคอลการสื่อสารมีความปลอดภัยหรือไม่?
- ด้านเทคนิค – ช่วงความจุการสื่อสารสองทางและความทนทานต่อ
- การรบกวน
- ค่าใช้จ่ายในการติดตั้งเครือข่ายต้นทุนของ BOM Node ปลายทางค่าใช้จ่ายของแบตเตอรี่
- ระบบนิเวศของผู้ให้บริการโซลูชั่นสำหรับรูปแบบธุรกิจที่ยืดหยุ่น
- ความพร้อมใช้งานของผลิตภัณฑ์สิ้นเพื่อให้แน่ใจว่า ROI ของการใช้งานเครือข่าย
- ความแข็งแรงของระบบนิเวศเพื่อให้แน่ใจว่าคุณภาพและอายุการใช้งานของโซลูชั่น
LoRaWAN มีการประหยัดต้นทุนอย่างมากในการใช้งานและโครงสร้างพื้นฐานที่จำเป็นเมื่อเทียบกับระบบที่มีอยู่
ข้อมูลการวิเคราะห์ด้านล่างถูกดำเนินการโดย Talkpool ที่มีประสบการณ์ในการใช้งานโซลูชั่นพื้นฐานของ WMBus และ LoRa
อ้างอิง LoRa® Alliance Workgroup
ไม่มีความคิดเห็น:
แสดงความคิดเห็น