Интернет вещей (IoT) создает новые возможности для клиентов

и не имеет себе равных в экономической ценности,

одновременно улучшая качество жизни для бесчисленных людей по всему миру.

Предоставляя продукты и услуги для подключения «вещей» к Интернету с помощью технологии IoT, технология LORAWAN обеспечивает более глубокое проникновение в наш образ жизни и работу, помогая вам:

 

Зарабатывать

  • Создавайте новые сервисные предложения, используя удаленные, новые источники данных и источники данных по требованию.
  • Открывайте новые категории продуктов, недоступные ранее из-за нехватки своевременной информации.
  • Легко улучшайте и оптимизируйте работу своих клиентов для повторных продаж.
  • Уменьшите зависимость от трудоемких решений. с помощью данных устройства.

 

Экономить деньги

  • Улучшение прогнозирующего и профилактического обслуживания за счет оптимизации посещений сайта.
  • Улучшение процесса оптимизации за счет правильного выбора нужной части.
  • Внедрение «мониторинга исключений» за счет использования интеллектуальных возможностей на границе, где находятся ваши активы.
  • Сокращение эксплуатационных расходов

 

 

В течение многих лет огромный потенциал Интернета вещей, который заключается в сборе и анализе данных пользовательских устройств с целью дальнейшего принятия решений, не был раскрыт в связи с такими техническими факторами как ограниченный срок службы аккумулятора, передача информации на короткие расстояния, высокие затраты и отсутствие необходимых стандартов. Технология, получившая название LoRaWAN (Long Range wide-area networks) позволяет преодолеть эти сложности. Используя новые спецификации и открытый протокол для энергосберегающих WAN-сетей, который задействует нелицензированный спектр беспроводного доступа, технология позволяет получать информацию с сенсоров, расположенных на большом расстоянии друг от друга, при этом предлагая оптимальный срок жизни аккумулятора и не требуя больших инфраструктурных возможностей и вложений.

Все это позволяет обеспечить мобильность, усовершенствованную безопасность, двунаправленность, локализацию и позиционирование, а также низкую стоимость вложений в создание инфраструктуры.

 

Преимущества и характеристики устройств с технологией LoRaWAN:

  • Двунаправленный обмен;
  • Топология «звезда»;
  • Низкая скорость;
  • Низкая цена;
  • Долгая работа от батарей;
  • Открытый протокол обмена.
  •  

Технология передачи данных LoRaWAN, используемая в различных датчиках, позволяет обеспечить связь с регистрирующим сервером (с помощью шлюза) на расстояние более 16 км в благоприятной среде, более 2 км - в мегаполисах, обеспечивая скорость обмена от 300 бит/c до 100 кбит/c в течение 5-10 лет без замены источника питания в зависимости от характеристик самого аккумулятора, характера местности, объема и частоты передаваемой информации.

 

ОТКРЫВАЯ БУДУЩЕЕ

 

Чтобы лучше справляться с этими миллиардами устройств IoT, которые передают только мегабайт данных в месяц, а в большинстве случаев - гораздо меньше, LPWA дает возможность освободить промышленные приложения от циклов, управляемых потребителями, в сетях общего пользования общего пользования путем обеспечения стабильности общественных или частные сети, разработанные и построенные специально для машин.

Эти маломощные глобальные сети увеличивают срок службы батареи и дальность действия и обеспечивают «достаточно хорошее» подключение для большинства случаев использования подключенных устройств.

Технология LoRa лучше всего подходит для удаленно развернутых приложений, которым требуется связь на больших расстояниях или в глубине здания между большим количеством устройств с низкими требованиями к мощности и которые собирают небольшие или случайные объемы данных. Созданные LoRa AllianceTM для стандартизации LPWAN, приемопередатчики LoRa используют всемирный нелицензированный спектр, такой как в диапазонах ISM 433/470/868/780/915 МГц, который является более рентабельным для разработки и развертывания активов, чем 40+ глобальных LTE полосы и испытывают меньше помех по сравнению с Wi-Fi (который работает на 2,4 ГГц и 5 ГГц) и Bluetooth.

Технология LoRa позволяет общедоступным или частным одно- или мультитенантным сетям соединять несколько приложений в одном и том же пространстве, сосуществуя, обеспечивая новые приложения IoT, M2M, «умный город», сенсорные сети и приложения промышленной автоматизации. Используя топографию звезды, датчики взаимодействуют со шлюзами. Шлюзы LoRa могут затем выступать в качестве прозрачного моста, передающего сообщения между конечными устройствами и сервером центральной сети на серверной стороне, что идеально подходит для общедоступных общенациональных развертываний, где шлюзы подключаются к сетевому серверу через стандартные IP-соединения, а также для контролируемые частные развертывания, где безопасность и контроль необходимы.

Энергетика

 

  • Повышение безопасности энергетической инфраструктуры
  • Подключение интеллектуальной сети, которая экономит деньги
  • Оптимизация процессов распределения энергии

 

Независимо от того, осуществляют ли мониторинг скважины, трубопровода или нефтеперерабатывающего завода, правительства во всем мире согласны с тем, что понимание того, что именно происходит при производстве и распределении ископаемого топлива, имеет первостепенное значение как для глобальной непрерывности производства энергии, так и для защиты окружающей среды. В качестве критически важной инфраструктуры чрезвычайно важно защитить этот процесс от цифрового вмешательства со стороны тех, кто обладает техническими знаниями и злонамеренными намерениями.

Сегодняшний так называемый «умный город» состоит из набора не связанных между собой специализированных приложений. Парковка, светофор, мониторинг машины скорой помощи или полицейской машины, коммунальные услуги, вентиляция и кондиционирование в школах и правительственных зданиях ... список можно продолжать и продолжать. Опытным городским менеджерам нужно больше, чем местные заинтересованные группы, чтобы информировать их о том, как тратить и как экономить, а «Интернет вещей» обещает предоставить межведомственные знания, необходимые для оптимизации расходов налогоплательщиков, а также государственных услуг.

Сельское хозяйство

 

  • Оптимизация процессов для повышения урожайности
  • Использование постоянного мониторинга данных
  • Снижение затрат на техническое обслуживание

 

Вполне естественно, что некоторые из лучших мест в мире для выращивания сельскохозяйственных культур и выращивания скота также имеют наименьшую вероятность полного охвата сотовой связи. Тем не менее, IoT в сельском хозяйстве имеет большие перспективы, будь то ирригация, управление почвой или спелость: оптимизация урожая как для садоводства, так и для животноводства имеет первостепенное значение для успеха фермеров - и обеспечивает мир на следующие сто лет.

 

Устройства для систем водоснабжения от местных производителей до производителей тяжелого оборудования и поставщиков ирригационных систем можно найти на фермах по всему миру, улучшая как урожайность, так и эффективность путем мониторинга различных параметров:

  • Влажность почвы и содержание питательных веществ
  • Активность и местонахождение животных
  • Системы контроля температуры, качества воздуха и влажности
  • Системы контроля подачи
  • Использование воды

 

 

Распределенное предприятие

 

  • Использование интеллектуальных функций на уровне устройств
  • Автоматизация функций здания
  • Безопасная передача данных

 

В современной глобальной экономике компании сталкиваются с новыми проблемами, когда речь идет об управлении удаленными офисами, магазинами, фабриками и многим другим.

С ростом облачных сервисов интеллектуальный уровень на уровне устройств становится критически важным для приложений, использующих Интернет вещей (IoT) в управлении объектами.

Первоначально акцент был сделан на высокоскоростную передачу информации с устройств в центры обработки данных, где она может быть проанализирована и сохранена. По мере обработки больших объемов данных транспортировка, сортировка и хранение данных в центре становятся все более дорогостоящими. Акцент смещается с количества данных на качество данных.

При автоматизации зданий IoT решения в режиме реального времени должны приниматься на уровне устройств, что требует большего интеллекта на границе сети. Интеллектуальные устройства будут анализировать информацию на месте и отправлять только релевантную информацию обратно в центр, уменьшая сетевые требования, не говоря уже об анализе и хранении всех этих данных.

Беспроводная технология позволяет обеспечить следущее:

  • Отказоустойчивость
  • Отказ от проводов
  • Параллельная сеть
  • Удаленное управление оборудованием и контроль
  • Автоматизация объекта
  • Безопасная передача данных.

 

 

Здравоохранение

 

  • Создание устройств IoT для домашнего использования
  • Улучшение качества медицинской помощи
  • Сокращение затрат для пациентов и поставщиков

 

Использование электронных медицинских устройств все чаще мигрирует из медицинских центров в дома. Новый набор задач стоит перед разработчиками и производителями устройств. В прошлом почти невозможно было представить себе пациента, проходящего диализ в его или ее собственном доме, удаленно связывающегося со своим врачом для ежедневных проверок артериального давления или глюкозы или загрузки кардиостимулятора по телефонной линии. Сегодня все возможности стали реальностью, и на горизонте здравоохранения стоит развитие неисчислимого количества медицинских устройств, подключенных к дому. Доступ к беспроводным технологиям, мобильным приложениям и другим платформам подключения облегчает возможность производителям устройств делать сложные медицинские устройства IoT доступными для домашнего использования. Эта тенденция предлагает выгодные новые возможности для многих заинтересованных сторон, включая дополнительные удобства для поставщиков медицинских услуг; улучшение ухода за пациентами; и экономия средств для страховщиков и государственных плательщиков.

 

 

Архитектура сети

 

Многие существующие развернутые сети используют архитектуру ячеистой сети. В ячеистой сети отдельные конечные узлы передают информацию другим узлам, чтобы увеличить дальность связи и размер ячейки сети. Хотя это увеличивает диапазон, это также добавляет сложности, уменьшает емкость сети и сокращает срок службы батареи, так как узлы получают и пересылают информацию от других узлов, которая, вероятно, не имеет значения для них. Звездная архитектура с большим радиусом действия лучше всего подходит для сохранения срока службы батареи, когда можно обеспечить дальнюю связь.

В сети LoRaWAN™ узлы не связаны с конкретным шлюзом. Вместо этого данные, передаваемые узлом, обычно принимаются несколькими шлюзами. Каждый шлюз будет пересылать полученный пакет от конечного узла на сервер облачной сети через некоторое транзитное соединение (сотовое, Ethernet, спутниковое или Wi-Fi). Интеллектуальность и сложность передаются на сетевой сервер, который управляет сетью и будет фильтровать избыточные принятые пакеты, выполнять проверки безопасности, планировать подтверждения через оптимальный шлюз, а также выполнять адаптивную скорость передачи данных и т. Д. Если узел является мобильным или перемещается, то не требуется передача обслуживания от шлюза к шлюзу, что является критически важной функцией для приложений отслеживания элементов - основного целевого вертикального применения для IoT.

 

Срок службы батареи

 

Узлы в сети LoRaWAN ™ являются асинхронными и обмениваются данными, когда у них есть данные, готовые для отправки, запланированные или управляемые событиями. Этот тип протокола обычно называют методом Алоха. В ячеистой сети или в синхронной сети, такой как сотовая связь, узлам часто приходится «просыпаться», чтобы синхронизироваться с сетью и проверять наличие сообщений. Эта синхронизация потребляет значительную энергию и является драйвером номер один в сокращении срока службы батареи. В недавнем исследовании и сравнении GSMA различных технологий, относящихся к пространству LPWAN, LoRaWAN™ продемонстрировал преимущество в 3-5 раз по сравнению со всеми остальными технологическими вариантами.

 

Пропускная способность сети

 

Для того, чтобы сделать жизнеспособную звездную сеть дальнего радиуса действия, шлюз должен иметь очень высокую пропускную способность или способность принимать сообщения от очень большого количества узлов. Высокая пропускная способность сети в сети LoRaWAN™ достигается за счет использования адаптивной скорости передачи данных и использования многоканального многорежимного приемопередатчика в шлюзе, что позволяет принимать сообщения одновременно по нескольким каналам. Критическими факторами, влияющими на пропускную способность, являются количество одновременных каналов, скорость передачи данных (время в эфире), длина полезной нагрузки и частота передачи узлов. Поскольку LoRa® представляет собой модуляцию с расширенным спектром, сигналы практически ортогональны друг другу, когда используются разные коэффициенты расширения. По мере того, как коэффициент расширения изменяется, эффективная скорость передачи данных также изменяется. Шлюз использует это свойство, имея возможность одновременно принимать несколько разных скоростей передачи данных на одном и том же канале. Если у узла есть хорошая связь и он находится близко к шлюзу, у него нет причин всегда использовать самую низкую скорость передачи данных и заполнять доступный спектр дольше, чем нужно. Сдвигая скорость передачи данных выше, время в эфире сокращается, открывая больше потенциального пространства для других узлов для передачи. Адаптивная скорость передачи данных также оптимизирует срок службы батареи узла. Для того чтобы адаптивная скорость передачи данных работала, требуются симметричные восходящая и нисходящая линии связи с достаточной пропускной способностью нисходящей линии связи. Эти функции позволяют сети LoRaWAN™ иметь очень высокую емкость и делают сеть масштабируемой. Сеть может быть развернута с минимальным количеством инфраструктуры, и по мере необходимости в емкость можно добавлять больше шлюзов, увеличивая скорость передачи данных, уменьшая объем перегрузки на другие шлюзы и увеличивая емкость в 6-8 раз. Другие альтернативы LPWAN не имеют масштабируемости LoRaWAN™ из-за технологических компромиссов, которые ограничивают пропускную способность нисходящей линии связи или делают диапазон нисходящей линии связи асимметричным диапазону восходящей линии связи.

 

Классы устройств - не все узлы созданы равными

 

Конечные устройства обслуживают разные приложения и имеют разные требования. Для оптимизации различных профилей конечных приложений LoRaWAN™ использует различные классы устройств. Классы устройств компенсируют задержку связи по нисходящей линии связи и время жизни батареи. В приложении управления или типа привода задержка связи нисходящей линии связи является важным фактором.

Двунаправленные конечные устройства (класс A): конечные устройства класса A позволяют осуществлять двунаправленную связь, в результате чего передача каждого конечного устройства по восходящей линии связи сопровождается двумя короткими окнами приема нисходящей линии связи. Слот передачи, запланированный конечным устройством, основан на его собственных потребностях в связи с небольшим изменением, основанным на случайной временной основе (протокол типа ALOHA). Эта операция класса A представляет собой систему конечного устройства с наименьшей мощностью.

 

 

 

​

 

Двунаправленные конечные устройства (класс A): конечные устройства класса A позволяют осуществлять двунаправленную связь, в результате чего передача каждого конечного устройства по восходящей линии связи сопровождается двумя короткими окнами приема нисходящей линии связи. Слот передачи, запланированный конечным устройством, основан на его собственных потребностях в связи с небольшим изменением, основанным на случайной временной основе (протокол типа ALOHA). Эта операция класса A представляет собой систему конечного устройства с наименьшей мощностью для приложений, которым требуется связь по нисходящей линии связи с сервером вскоре после того, как конечное устройство отправило передачу по восходящей линии связи. Связи по нисходящей линии связи с сервером в любое другое время должны будут ждать до следующей запланированной восходящей линии связи. Двунаправленные конечные устройства с запланированными временными интервалами приема (класс B). В дополнение к окнам случайного приема класса A, устройства класса B открывают дополнительные окна приема в запланированное время. Чтобы конечное устройство открыло свое окно приема в назначенное время, оно получает синхронизированный по времени маяк от шлюза. Это позволяет серверу знать, когда конечное устройство прослушивает. Двунаправленные конечные устройства с максимальными временными интервалами приема (класс C): конечные устройства класса C имеют почти постоянно открытые окна приема, закрытые только при передаче.

 

Безопасность

 

Для любого LPWAN чрезвычайно важно обеспечить безопасность. LoRaWAN™ использует два уровня безопасности: один для сети и один для приложения. Сетевая безопасность обеспечивает подлинность узла в сети, а прикладной уровень безопасности гарантирует, что сетевой оператор не имеет доступа к данным приложения конечного пользователя. Шифрование AES используется с обменом ключами с использованием идентификатора IEEE EUI64. В каждом выборе технологии есть свои компромиссы, но функции LoRaWAN™ в сетевой архитектуре, классах устройств, безопасности, масштабируемости для емкости и оптимизации для мобильности предназначены для широкого спектра потенциальных приложений IoT.