Перейти к содержанию

LoRa

В этом разделе описана программная подсистема прошивки Lavritech, которая отвечает за передачу данных по радиоканалу с использованием технологии LoRa.

Краткая справка по LoRa и LoRaWAN

LoRa (от Long Range) — это технология беспроводной связи, предназначенная для передачи данных на большие расстояния (до нескольких километров) с большой устойчивостью к помехам.

Для передачи данных используется протокол LoRaWAN. Это идеальное решение для IoT, где нужна долгая работа датчиков от батареи и передача небольших данных на большие расстояния, а также где нет покрытия сотовой сети.

  • LoRa — это физический уровень (PHY), определяющий способ модуляции сигнала.
  • LoRaWAN — это протокол сетевого уровня, который определяет, как устройства соединяются в сеть, аутентифицируются и передают данные через шлюзы.

Скорость передачи данных составляет несколько кбит/с и зависит от выбранных настроек и условий использования.
В большинстве случаев при грамотном построении сети этого достаточно для передачи групп показаний с датчиков (а также для точечного управления там где не требуется высокая скорость реакции).

В типовом варианте сети LoRaWAN может присутствовать несколько узлов (устройств), разделённых по функциональному назначению:
End Device (Node), Gateway, Network Server, Application Server, Join Server

Также существуют различные механизмы идентификации, активации и шифрования.
Существует 2 основных способа активации: OTAA (Over-The-Air Activation); ABP (Activation By Personalization)

Детальный обзор LoRa как способа передачи данных расположен в разделе "Общие сведения".

Поддерживается работа контроллера в одном из двух режимов (типы LoRа устройств):

  • LoRa Gateway (шлюз, "хаб", базовая станция) - принимает данные от одной или нескольких node
  • LoRa Node ("нода") - поставщик данных

Контроллеры Lavritech поддерживают работу с LoRaWAN и могут выступать в качестве шлюза/"хаба"/базовой станции (режим Gateway) или "ноды" (режим Node).

Роль контроллера определяется решаемой в проекте задачей — шлюз в основном получает данные, а "нода" передаёт. Например, "нодой" может быть беспроводной датчик температуры, или более сложная система для передачи показаний от целого ряда устройств - в виде конвертера данных из другого интерфейса (например, Modbus) в LoRa на базе Lavritech контроллера.

Lavritech контроллер при работе в качестве шлюза (Gateway) имеет ряд особенностей:

  • При использовании режима активации устройств "ABP" Lavritech контроллер может выступать в роли упрощённой замены "Сетевого сервера" (Network Server) и "Сервера приложений" (Application Server). Таким образом, контроллер получает возможность:

    • фильтровать пакеты (по DevAddr и другим признакам)
    • распознавать пакеты и данные в них (в LoRa FS поддерживаются шаблоны устройств)
    • слать Downlink-сообщения с командами управления
    • передавать данные в системы верхнего уровня (путём интеграции с опциями MQTT и Modbus TCP)

    Gateway + ABP

    Такой расширенный функционал "умного" Gateway позволяет строить автономные сети c небольшим количеством LoRa-устройств не прибегая к сложной установке и настройке серверных компонентов (Network Server и Application Server).

  • Режим активации OTAA для шлюза на основе Lavritech контроллера пока не поддерживается. Для работы с OTAA в сети LoRaWAN потребуется наличие "обычного" шлюза и серверных компонентов. Однако Lavritech-контроллеры имеют базовую поддержку OTAA в качестве Node. В дальнейшем планируется развитие функционала.

Подсистема контроллера позволяет связывать устройства между собой по радиоканалу. Она поддерживает:

  • прямые соединения шлюз — нода на двух контроллерах Lavritech ("радио-удлинитель")
  • соединения с несколькими шлюзами или нодами
  • работу с LoRa-оборудованием сторонних производителей
    • например, несколько датчиков или устройств шлют данные на шлюз Lavritech
  • управление по LoRa через обратный канал связи от шлюза к ноде
    • быстродействие ограничено особенностями протокола

Разделы документации

⭐ LoRa FS

LoRa FS - новая реализация обмена по технологии LoRa с поддержкой шаблонов и управления.

FS - означает что в рамках этой опции реализована поддержка файловой системы для хранения файлов шаблонов.
Опция поддерживает создание, загрузку, редактирование шаблонов для устройств, а также каталог готовых шаблонов.

LoRa (old)

LoRa (old) - первая реализация поддержки LoRa. Здесь описаны базовые настройки связи и старый формат маски для передачи данных.

Аппаратная конфигурация

Для работы с LoRa требуется контроллер с соответствующим встроенным модулем.
Также для уверенного приёма и передачи данных потребуется антенна на соответствующий частотный диапазон.

photo

Рисунок 1. Общий вид контроллера Lavritech с подключённой LoRa антенной.

sma

Рисунок 2. Разъём SMA для подключения LoRa антенны.

Для работы с LoRa контроллеры Lavritech должны быть укомплектованы LoRa модулем на чипах SX1276, SX1278 или подобных. В конструкции контроллера предусмотрен также SMA разъём для подключения LoRa антенны.

module

Рисунок 3. Место установки встроенного LoRa модуля