Prejsť na obsah
Inovasense

LoRaWAN

LoRaWAN — Bezdrôtový protokol s nízkou spotrebou a veľkým dosahom, ktorý umožňuje budovať siete senzorov IoT s dosahom 5–15 km a viacročnou výdržou batérie.

Definícia
LoRaWAN — Bezdrôtový protokol s nízkou spotrebou a veľkým dosahom, ktorý umožňuje budovať siete senzorov IoT s dosahom 5–15 km a viacročnou výdržou batérie.

LoRaWAN — Long Range Wide Area Network

LoRaWAN je protokol pre rozsiahle siete s nízkou spotrebou (Low-Power Wide-Area Network, LPWAN) navrhnutý pre batériovo napájané zariadenia IoT, ktoré potrebujú prenášať malé objemy dát na veľké vzdialenosti. Tam, kde BLE pokrýva metre, LoRaWAN pokrýva kilometre — preto je preferovaným protokolom pre vzdialené senzory, poľnohospodárstvo, inteligentné mestá a meranie spotreby energií a vody.

Ako LoRaWAN funguje

LoRaWAN pracuje v dvoch vrstvách:

  1. LoRa (fyzická vrstva) — Proprietárna modulácia s rozprestretým spektrom typu chirp (chirp spread spectrum, CSS), ktorú vyvinula spoločnosť Semtech. Za cenu nižšej prenosovej rýchlosti získava dosah a odolnosť voči šumu.
  2. LoRaWAN (sieťová vrstva) — Otvorený štandard, ktorý spravuje LoRa Alliance (viac ako 800 členských spoločností). Definuje triedy zariadení, zabezpečenie a architektúru siete.

Špecifikácie EU868 (Európa)

ParameterHodnota
Frekvenčné pásmo863–870 MHz (EU868)
Predvolené kanály868,10; 868,30; 868,50 MHz (šírka pásma 125 kHz)
Vysielací výkonMax. 14 dBm (25 mW) ERP
Pracovný cyklus (duty cycle)1 % (868,0–868,6 MHz), 0,1 % (868,7–869,2 MHz), 10 % (869,4–869,65 MHz)
Prenosová rýchlosť0,3–5,5 kbps LoRa (SF12–SF7, 125 kHz); 11 kbps (SF7, 250 kHz); 50 kbps (FSK)
Dosah2–5 km (mesto), 5–15 km (predmestie), 20+ km (vidiek / priama viditeľnosť)
Citlivosť-137 dBm (SF12)
Maximálna veľkosť užitočných dát (payload)51–222 bajtov (v závislosti od prenosovej rýchlosti)

Triedy zariadení

TriedaSprávanieLatenciaSpotrebaPrípad použitia
Class ATX, potom 2 krátke okná RXSekundy–hodinyNajnižšiaBatériové senzory, meradlá
Class BPlánované okná RX (synchronizované beaconom)SekundyNízka–strednáAktuátory vyžadujúce časované správy downlink
Class CNepretržite počúvaTakmer v reálnom časeNajvyššiaAktuátory napájané zo siete, pouličné osvetlenie

LoRaWAN vs. iné protokoly s veľkým dosahom

ProtokolDosahSpotrebaPrenosová rýchlosťLicenciaPokrytie
LoRaWAN5–15 kmUltranízka0,3–50 kbpsBezlicenčné pásmo (ISM)Súkromné alebo verejné siete
NB-IoTMobilná sieťStredná250 kbpsLicencované pásmo (telekomunikačný operátor)Závisí od operátora
LTE-MMobilná sieťStredná1 MbpsLicencované pásmo (telekomunikačný operátor)Závisí od operátora
Sigfox10–50 kmUltranízka100 bpsBezlicenčné pásmoSieť Sigfox (na ústupe)
Mioty (ETSI TS 103 357)5–15 kmUltranízka0,5 kbpsBezlicenčné pásmoPriemysel, s podporou EÚ

Bezpečnostná architektúra

LoRaWAN 1.0.x používa dva relačné kľúče (LoRaWAN 1.1 rozdeľuje sieťový kľúč na tri):

  • Network Session Key (NwkSKey) — Autentifikuje pakety na sieťovej vrstve (overenie MIC)
  • Application Session Key (AppSKey) — Šifruje užitočné dáta medzi koncovými bodmi (end-to-end); prevádzkovatelia siete nemôžu čítať aplikačné dáta
  • Join Server — Riadi aktiváciu zariadení a odvodzovanie kľúčov (OTAA — Over-The-Air Activation)

Bežné aplikácie

  • Inteligentné poľnohospodárstvo — Vlhkosť pôdy, meteorologické stanice, riadenie zavlažovania
  • Inteligentné mestá — Parkovacie senzory, monitorovanie odpadových nádob, kvalita ovzdušia
  • Meranie spotreby energií a vody — Diaľkové odpočty vody, plynu a elektriny
  • Sledovanie majetku (asset tracking) — Poloha kontajnerov a vozidiel na rozsiahlych územiach
  • Priemyselné monitorovanie — Senzory vibrácií, hladiny v nádržiach, podmienky prostredia

Súvisiace pojmy

  • BLE — Doplnok k LoRaWAN pre krátky dosah; často sa používajú spoločne (BLE na uvedenie do prevádzky (commissioning), LoRaWAN na prenos dát do siete (backhaul)).
  • IoT — LoRaWAN je základný protokol konektivity IoT pre batériovo napájané aplikácie s veľkým dosahom.

Vyvíjame senzorové uzly a brány LoRaWAN — od RF návrhu cez firmvér v súlade s CRA až po produkčné nasadenie. Pozrite si naše služby v oblasti vývoja embedded systémov.

Oficiálne referencie

Súvisiace pojmy