Het rapport van de haalbaarheidsanalyse van LoRaWAN-technologie was op elektriciteit/waterverbruikinformatievergaring van toepassing

Met de ontwikkeling van Internet van Dingen, hebben vele IoT-toepassingen kleine gegevenspakketten, grotere tolerantie voor vertragingen, en moeten in een brede waaier worden opgesteld, of in ver gevestigd, ondergronds en andere zwaar beschermde plaatsen, met bestaande draadloze communicatie of het signaal van mobiele communicatietechnologie is niet gemakkelijk te bereiken. Voor het bovengenoemde probleem, communicatietechnologieën over lange afstand en zijn low-power ontwikkeld, collectief verwezen naar als Lage Macht Breed Area Network (LPWAN). LPWAN heeft de voordelen van lage machtsconsumptie, lange afstand, en grote verbinding, zodat is het geschikt voor toepassingen die een brede waaier van plaatsing en kleine hoeveelheid gegevenstransmissie vereisen. Het is zeer geschikt voor de toepassingsvereisten van gegevensverzameling van slimme energiemeters. LPWAN kan in twee kampen worden verdeeld: gemachtigde frequentieband en onbevoegde frequentieband volgens de gebruikte frequentieband. De vroeger ontwikkelde technologie zonder vergunning van de frequentieband LPWAN, en de belangrijkste technologie zijn LoRaWAN.

1. Inleiding aan LoRaWAN

LoRaWAN is een reeks van communicatie die protocol en systeemarchitectuur voor communicatienetwerk het over lange afstand van LoRa wordt ontworpen. Het bepaalt hoe het gegeven in het LoRaWAN-netwerk (het netwerk verwijst hier naar knopen, gateways en servers) wordt overgebracht, de de het berichttype, structuur van het gegevenskader en methode van de veiligheidsencryptie bepaalt; en introduceert het specifieke bedrijf van het netwerk, en verklaart het verschil tussen meester en slavenapparaten.

In het ontwerp van de protocol en netwerkarchitectuur, overweegt LoRaWAN volledig verscheidene factoren zoals de consumptie van de knoopmacht, netwerkcapaciteit, veiligheid en de diversiteit van de netwerktoepassing.

2. De architectuur van het LoRaWANnetwerk

De architectuurdiagram van het LoRaWANnetwerk

Een LoRaWAN-netwerkarchitectuur omvat vier delen: terminal, basisstation, NS (netwerkserver), en toepassingsserver. Ster en mobiel netwerk de topologieën worden gebruikt tussen basisstations en terminals. wegens de kenmerken over lange afstand van LoRa, enig-hoptransmissie kan tussen hen worden gebruikt. De eindknoop kan naar veelvoudige basisstations tegelijkertijd verzenden. Het basisstation verstuurt de LoRaWAN-protocolgegevens tussen NS en de terminal, en draagt de LoRaWAN-gegevens over de LoRa-radiofrequentietransmissie en respectievelijk TCP/IP.

3. Overzicht van LoRaWAN-Protocol

3.1 classificatie van eindknopen

In termen van technische beschrijvingen, is het transmissietarief van LoRaWAN over 30bit/s-50kbit/s, is de transmissieafstand ongeveer 2-5 kilometers in het stedelijke gebied, en het langst kan 15 kilometers in de voorsteden bereiken. Het steunt bidirectionele transmissie, en de transmissiemethode hangt van de vertragingsvereisten af en de functies van machtsconsumptie kunnen in drie niveaus worden verdeeld: Basislijn (Klasse A), Baken (Klasse B) en Ononderbroken (Klasse C). De Klassena methode zal slechts wanneer het eindapparaat een verzoek verzendt overbrengen, is de machtsconsumptie het laagst. Het wordt gebruikt in watermeters en gasmeters. De klasse C betekent ononderbroken gegevenstransmissie, met de kortste transmissievertragingstijd. De klasse C wordt over het algemeen gebruikt in elektrische meters.

3.2 opstraalverbinding en neerstraalverbindingstransmissie van eindknopen

Dit is het sequentiediagram van Klassena opstraalverbinding en neerstraalverbinding. Momenteel, begint het ontvangende venster RX1 over het algemeen 1 tweede na de opstraalverbinding, en het ontvangende vensterrx2 begin 2 seconden na de opstraalverbinding.

De klasse C en A is fundamenteel hetzelfde, behalve dat wanneer de Klasse A slaapt, opent het het ontvangende venster RX2.

3.3 de methode van de eindknoop sluit zich aan bij het netwerk

Er zijn twee manieren om zich bij het netwerk aan te sluiten: Over - Luchtactivering (OTAA) en Activering door Verpersoonlijking (ABP).

De commerciële LoRaWAN-netwerken volgen over het algemeen het OTAA-activeringsprocédé, zodat de veiligheid kan worden gewaarborgd. Deze methode moet de drie parameters voorbereiden, die omvatten: DevEUI, AppEUI, en AppKey.

DevEUI is a globaal - unieke ID gelijkend op IEEE EUI64, dat een uniek eindapparaat identificeert. Het is gelijkwaardig aan het MAC-adres van het apparaat.

AppEUI is a globaal - unieke ID gelijkend op IEEE EUI64, dat een unieke toepassingsleverancier identificeert.

AppKey wordt toegewezen aan de terminal door de eigenaar van de toepassing.

De terminal stelt het „Join“ bevel in werking, en NS (netwerkserver) bevestigt dat het correct is, zal het antwoorden op de terminal en zal het netwerkadres DevAddr toewijzen (identiteitskaart met 32 bits). Zowel gebruiken de partijen de relevante informatie in de netwerkreactie en AppKey, produceert sessiesleutels NwkSKey en AppSKey, die worden gebruikt om gegevens te coderen en te verifiëren.

Als de tweede onderzoeksmethode (ABP-activering) wordt gebruikt, vorm direct de definitieve communicatie parameters van DevAddr, NwkSKey, en AppSKey, en sluit me aan bij proces niet meer wordt vereist. In dit geval, kan het apparaat toepassingsgegevens direct verzenden.

3.4 gegevenstransmissie en ontvangst

Na sluit me aan bij het netwerk, wordt het toepassingsgegeven gecodeerd.

Er zijn twee types van LoRaWAN-gegevenskader: Bevestigd of Niet bevestigd, d.w.z., het type dat reactie en andere vereist die geen reactie vereist. De fabrikanten kunnen het aangewezen type volgens toepassingsbehoeften kiezen.

Bovendien kan men zien van de inleiding dat LoRaWAN toepassingsdiversiteit moet steunen. Naast het gebruiken van AppEUI om toepassingen te verdelen, kan de FPort-toepassingshaven ook worden gebruikt om gegevens tijdens transmissie afzonderlijk te verwerken. De waardewaaier van FPort is (1~223), wat door de toepassingslaag wordt gespecificeerd.

3.5 ADR-mechanisme

Er is een uitspreidende factor in LoRa-modulatie, en de verschillende uitspreidende factoren hebben verschillende transmissieafstanden en transmissietarieven, en hebben geen invloed op gegevenstransmissie.

om de LoRaWAN-netwerkcapaciteit uit te breiden, wordt een mechanisme LoRa-van de tariefaanpassing (Aanpassingsgegevens tarief-ADR) ontworpen in het protocol. De apparaten met verschillende transmissieafstanden zullen de snelste datasnelheid mogelijke volgens de transmissievoorwaarden gebruiken. Dit maakt ook de algemene gegevenstransmissie efficiënter.

4. LoRaWANeigenschappen

LoRaWAN heeft de kenmerken van draadloze transmissie, sterke anti-interference capaciteit, gecodeerde mededeling, brede dekking, lage machtsconsumptie, grote verbinding, en lage kosten.

Lange afstand: LoRa bereikt ongeveer tweemaal de communicatie afstand van cellulaire technologie.

Grote capaciteit: Vele knopen van IoT, en een LoRaWAN-netwerk kunnen tientallen duizenden knopen gemakkelijk verbinden.

Gemakkelijke capaciteitsuitbreiding: Wanneer een LoRaWAN-netwerk zijn capaciteit moet verbeteren, voeg enkel een gateway toe.

Veiligheid: LoRaWAN is dubbel-gecodeerd Internet van Dingen. Het is geschikt voor de informatietoepassing van elektrische meter.

5. Specificatie van LoRaWAN-gateway

5.1 gateway

5.2 LoRaWAN-module

Lage machtsconsumptie: De laagste reservestroom is 1.5uA

Hoge gevoeligheid: Het kan -139dBm@SF12/125KHz bereiken

Anti-interference: De krachtige mededeling van de uitbreidingsfrequentie, en efficiënte cyclus het doorschieten foutcorrectie

De sterke het doordringen capaciteit, zijn dekkingsgamma kan meer dan 2km bereiken.

6. Testend rapport

6.1 afstand het testen

Bij een lineaire afstand van 3.7KM van Wuhan Radarking Electronics Corp., is de signaalsterkte -94, is SNR -6,0, en de ingebouwde antenne en de externe pakketten van antennegegevens zijn normaal.