Mikrotik wAP LoRa8 kit RBwAPR-2nD&R11e-LR8
wAP LoRa8 kit представляет собой уже готовый шлюз LoRaWAN, который готов к использованию сразу после распаковки. Рассматриваемая модель имеет преднастроенную переадресацию пакетов на внешние или внутренние адреса LoRa серверов, что позволяет сэкономить время при задании параметров устройства, так как основной функционал уже готов к использованию.
Кроме этого, wAP LoRa8 kit также выполнят роль 2.4 ГГц точки доступа, и кроме беспроводного интерфейса имеет один физический — речь идет о Ethernet порте, который кроме своих основных задач также позволяет запитать устройство согласно стандарту PassivePoE.
Принимая во внимание, что встроенный WiFi радиомодуль поддерживает MIMO 2×2 и стэк стандартов 802.11b/g/n, пропускная способность такого радиоканала составляет до 300 мбит/с.
При этом рабочий диапазон LoRa модуля колеблется от 863 МГц до 870 МГц, что важно учитывать при разработке структуры сети.
Для обработки поступающих данных, в аппаратную часть были включены процессор с тактовой частотой 650 МГц, а также оперативная память объемом в 64 МБ.
Как и все устройства MikroTik, данная модель поставляется с уже предустановленной операционной системой RouterOS, и в данном конкретном случае имеется уже активная лицензия 4 уровня.
Характеристики RBwAPR-2nD&R11e-LR8
| Процессор: | QCA9531 650 MHz |
| Порты Fast Ethernet: | 1 x 10/100Mbps |
| Объем ОЗУ: | 64 MB |
| Операционная система: | MikroTik RouterOS Level4 |
| Поддержка PoE: | PoE In |
| Частота работы: | 2.4 GHz |
| Поддержка MIMO: | MIMO 2×2 |
| Коэффициент усиления: | 2 dBi |
| Стандарты : | 802.11 b/g/n |
| Размеры: | 185 x 85 x 30 mm |
| Температура работы: | -40 |
MikroTik разрабатывает и продает проводное и беспроводное сетевое оборудование, в частности маршрутизаторы, сетевые коммутаторы (свитчи), точки доступа, а также программное обеспечение.
Mikrotik Newsletter 89 (июнь 2019): долгожданный LtAP, wAP ac LTE на стероидах, GPeR как эволюция Ethernet, LoRaWAN в Mikrotik и Wi-Fi на Эвересте
В последнее время латвийский бренд не сильно спешит выводить на рынок новые маршрутизаторы и точки доступа. Последних устройств, к слову, сильно не хватает. Сейчас на рынке конкуренты предлагают чрезвычайно большой ассортимент беспроводных решений, включающих такие интересные технологии как Beamforming, MESH, балансировку и бесшовный роуминг.
Ничего из перечисленного, к сожалению, Mikrotik на сегодня не предлагает, что очень сильно ощущается в сложных конфигурациях и условиях зашумленного эфира. Чего Mikrotik сейчас реально не хватает – так это новых беспроводных точек доступа, на новых чипах, с поддержкой новых возможностей и, возможно, с внешними антеннами. Как показал мой опыт, точки доступа Mikrotik работают стабильно, пока не попадают в условия зашумленного радиоэфира. Но и у других вендоров будут проблемы, возразите вы.
И да, и нет – я могу назвать с десяток примеров, где решения Keenetic и даже «3-антенные» роутеры от TP-Link работают гораздо стабильнее, в то время как на точках Mikrotik возникают проблемы с подключением клиентов, особенно при работе через CAPsMAN.
Подобные темы встречаются и на официальном форуме, что лишний раз подтверждает возможные проблемы с внедрением. К счастью, случаев таких не много и зачастую это сочетание разных факторов, часть из которых можно устранить.
Исходя из этого, с уверенностью могу говорить о том, что компании несколько не хватает производительных беспроводных решений для организации надежного Wi-Fi в корпоративном и коммерческом секторе. В том числе решений с внешними антеннами или внутренними антеннами более высокой мощности. Чего уже говорить о новых стандартах и возможностях.
Похоже, в компании считают несколько иначе, буквально на днях компания Mikrotik анонсировала новостной бюллетень №89 с очередными новинками. Судя по всему, Mikrotik на сегодня решила взять курс на заполнение рыночных ниш.
Mikrotik LtAP – мощная точка доступа с поддержкой 4G (LTE) и GPS
LtAP, пожалуй, одна из самых ожидаемых новинок за последнее время. С момента анонса данного устройства прошел не один месяц и… мы уже даже позабыли о том, что Mikrotik нам его вообще обещали. Даже бегло взглянув на характеристики становится понятно, что ждали мы не зря.
LtAP – многофункциональное устройство, которое язык не поворачивается назвать «точкой доступа», как это сделали маркетологи Mikrotik. RBLtAP-2HnD это настоящий многофункциональный комбайн, предназначенный для профессионалов, точно знающих, что с этим всем делать.
Корпус устройства невелик, но изготовлен из сплава алюминия, с внешним прорезиненным покрытием. Использование металла позволяет одновременно решить вопрос охлаждения и обеспечить высокую степень защищенности электронных компонентов.
Прорезиненное покрытие решает две задачи – защиту от коррозии и защиту сторонних кабелей от повреждения при трении об LtAP.
При разработке устройства, инженеры сделали упор на максимальную надежность и защищенность в самых неблагоприятных условиях окружающей среды – повышенный уровень влажности, холод и высокие температуры.
Сфера применения новинки – в первую очередь транспорт и передвижные торговые павильоны. Причем LtAP может быть использована как в логистических системах на грузовиках, так и для организации WiFi на общественном транспорте, будь то автобус или даже поезд. А чтобы интегратору не пришлось ничего «колхозить» самим, инженеры решили снабдить новинку всем, чем только можно.
В основе LtAP лежит уже не привычный QCA9531, а куда более производительный MediaTek MT7621A. Излишним будет говорить, что точно такой же процессор используется в популярном RB750Gr3 (hEX). Правда, по части оперативной памяти здесь все чуть проще, у RBLtAP-2HnD всего 128 МБ, чего должно хватить для любых сценариев, особенно если учесть, что сетевой интерфейс хоть и гигабитный, но всего один.
LtAP предлагает возможность одновременной установки сразу двух карт расширения miniPCIe, что в сочетании с 3 слотами для SIM-карт делает возможным самые разнообразные вариации. Например, использовать резервирование канала, использование разных SIM-карт при международных грузоперевозках, либо создание продвинутого WiFi в общественном транспорте.
В базовом исполнении LtAP уже оснащен встроенным беспроводным модулем 2.4 ГГц на базе чипа Qualcomm AR3282. Если вам этого будет мало, при помощи карт miniPCIe вы сможете расширить функционал устройства. В случае необходимости, один интерфейс можно задействовать как CPE для получения Интернет от провайдера, а второй – для его раздачи. Собственно такой вариант можно использовать для создания беспроводных мостов и ретрансляторов. На корпусе самого устройства также имеются специальные заглушки для возможности установки пигтейлов.
Поскольку сфер применения новинки много, то и методов питания несколько: к классическому PoE In и DC In прибавился 4-пиновый терминальный вход, который будет актуален при использовании в транспортных средствах. Помимо всего прочего, RBLtAP-2HnD дополнительно снабдили портом RS232 и полноразмерным слотом USB.
Также в новинке присутствует встроенный модуль GPS, что позволяет использовать её в качестве комплексного решения. Ранее на официальном Wiki Mikrotik уже публиковал пример использования GPS в своих устройствах. (https://wiki.mikrotik.com/wiki/Manual:GPS-tracking ). Встроенный модуль поддерживает GNSS, соответственно совместим с системами позиционирования GPS (США), ГЛОНАСС (Россия), GELILEO (Евросоюз) и BeiDou (Китай).
Mikrotik wAP ac LTE – симбиоз wAP ac и wAP LTE
Следующая новинка является, по сути, симбиозом wAP ac и wAP LTE – именно так можно коротко описать новый wAP ac LTE.
В привычном корпусе серии wAP инженерам удалось совместить хорошо зарекомендовавший себя wAP ac и функционал модема LTE, вдобавок ко всему этому, в устройстве появился дополнительный интерфейс RJ45, что еще больше расширяет функционал.
За основу RBwAPGR-5HacD2HnD взят высокопроизводительный 4-ядерный чип Qalcomm IPQ-4018, хорошо известный нам по устройству hAP ac2. Правда, по части оперативной памяти, без «обрезания» не обошлось и новинке досталось 128 МБ, вместо 256 МБ.
Для возможности расширения на плате распаян один слот MiniPCI-e и слот для SIM-карты формата micro-SIM. Как и в случае с предыдущей новинкой, анонсирован выпуск в 3 модификациях:
Mikrotik LHG 60G: гигабит по воздуху
Как часто вы сталкивались с низкой производительностью беспроводного канала, работающего на частотах 2.4 и 5 ГГц? С новым LHG 60G у вас появится возможность разворачивания высокопроизводительных подключений на небольших расстояниях, говоря языком цифр – до 2 Гбит на расстояниях до 1500 м. Высокая скорость и небольшая дальность обусловлена использованием частоты 60 ГГц.
Используя RBLHGG-60ad в режиме PtMP, к ней можно подключить одновременно до 8 точек доступа wAP60G или wAP 60Gx3. Или же использовать в режиме классического моста PtP. Рабочая дальность составляет 800 и 1500 метров для PtMP и PtP соответственно.
Для достижения высокой производительности в устройстве применяется производительный 4-ядерный процессор IPQ-4019 и 256 МБ оперативной памяти.
Настоятельно рекомендую докупать крепление LHGmount, т.к. оно не включено в комплект поставки, а его приобретение сэкономит время и нервы при установке и юстировке антенны, позволив добиться максимальной производительности.
Ориентировочная стоимость новинки составит 149 долларов.
Mikrotik GPeR – доступный инструмент для расширения витой пары
GPeR является сокращением от Gigabit Passive Ethernet Repeater, что в переводе обозначает пассивный гигабитный репитер Ethernet. Само устройство является частью концепции GPEN (Gigabit Passive Ethernet Network), призванной частично составить конкуренцию оптоволокну и технологии GPON.
Сам GPeR больше напоминает инжектор PoE, с тем отличием, что на одном порту он принимает PoE, а на другом отдает. При помощи данного устройства можно увеличить дальность витой пары на 100-150 метров, это в том случае, если на втором конце обычное устройство. Реальная дальность зависит от качества применяемого кабеля, рекомендуется применение кабеля 6-й категории (CAT6).
В случае применения кабеля CAT6 и нескольких модулей GPeR, дальность может быть увеличена до 1500 метров. Два модуля GPeR, при условии применения качественного кабеля, способны удерживать между собой связь на расстоянии в 210 метров. Если же питание подавать с двух сторон, производителем заявлена дальность до 3 км.
Примеры использования GPeR изображены ниже.
Помимо этого, Mikrotik предлагает использовать GPeR в сочетании с устройствами GPEN11, которые необходимо устанавливать на стороне абонента.
За модуль GPeR производитель просит всего 16 долларов, за GPEN11 – итого меньше, всего 11 долларов. При этом нет необходимости в использовании оптоволокна и сварочного оборудования. Собственно, отсутствие сварочного аппарата и знаний, может стать тем самым фактором, который делает GPeR очень интересным для использования на больших объектах.
Также Mikrotik обещает к концу года представить коммутаторы серии netPower, которые смогут питаться от клиентских устройств GPEN11. В целом провайдер получает сеть, в которой нет необходимости использовать ИБП и питание на столбах. GPON это полностью не заменяет, зато в обслуживании и развертывании такая сеть достаточно проста.
Репитеры GPeR поддерживают как стандартизированный PoE 802.3af/at, так и проприетарный Passive PoE (24 – 57В). Выбор режима осуществляется путем выставления перемычек (джамперов).
LoRaWAN: поддержка IoT в решениях Mikrotik
Что такое LoRaWAN? Будем отталкиваться о того, что все знают про понятие IoT, он же «интернет вещей». Стандарт LoRa возник вместе с появлением и развитием самого IoT. Представьте себе ситуацию, что у вас в доме несколько устройств IoT. А теперь представьте, что вы живете в многоквартирном доме и у ваших соседей также есть подобные устройства, да и рядом вообще-то есть другие многоквартирные дома. По этой причине классические решения Wi-Fi и 3G/4G/LTE не слишком подходят для использования в мире IoT. Не за горами день, когда коммунальные службы перестанут посылать контролеров для снятия показаний с электрических, газовых и водяных счетчиков. Вместо этого счетчики будут передавать данные централизованно.
Для передачи таких данных не требуется скоростной канал, а батарея в умном устройстве должна прослужить хотя бы год. Так появилась модуляция LoRa (Long Range) и протокол LoRaWAN. В LoRaWAN используется очень узкий канал, всего 125 кГц, а пропускная способность при этом находится на уровне около 5 Кбит – ниже уровня первых DSL-модемов. Частоты 433/868 МГц и низкая выходная мощность ниже 25 мВт приводят к тому, что LoRa не требуют лицензирования. Вдобавок, сам стандарт полностью открыт.
Казалось бы, на этом преимущества заканчиваются, но нет, датчик LoRa без проблем может передать информацию на базовую станцию, находящуюся на удалении в несколько километров. К примеру, передать показания счетчика, находящего в подвале, на базовую станцию, находящуюся на удалении в 1 км.
Чуть дороже, за 200 долларов Mikrotik предлагает готовый комплект wAP LoRa8 kit, состоящий из wAP 2nD и карты расширения, с предварительно настроенной пересылкой UDP-пакетов на любые публичные или приватные LoRa-сервера. Провайдер может использовать как строенные антенны 2.5 дБи, так и подключить более мощные внешние антенны LoRa Antenna kit (6.5 дБи, 824 – 960 МГц).
Примеры использования можно посмотреть на сайте www.thethingsnetwork.org
Wi-Fi от Mikrotik на верхушке Эвереста
В чем больше всего ограничены альпинисты во время схождения в горы? В пище, кислороде, тепле?
Каждую весну, альпинисты, добравшиеся до базового лагеря Эвереста, сталкиваются с множеством опасностей, начиная с высотных болезней и заканчивая опасностью схождения лавин. И все это ради того, чтобы получить шанс подняться на самую высокую вершину в мире – Эверест. Тем не менее, большинство альпинистов, совершающих восхождение на Эверест, больше всего ограничены в общении с друзьями и близкими.
У альпинистов и участников их команды есть желание в реальном времени транслировать процесс восхождения, но решение поставленной задачи не такое уж и простое, как может показаться на первый взгляд, особенно когда людям приходиться проводить в базовом лагере до 6 недель, полностью завися от прогноза погоды.
До того, как Everest Link принес беспроводной интернет в базовый лагерь, альпинисты должны были полагаться на специализированные дорогостоящие спутниковые телефоны. К тому же сказывается и финансовая сторона – спутниковый модем и неограниченный пакет данных стоят впечатляющие 5 тыс. долларов, в то время как даже 10-гигабайтная карта Everest Link имеет стоимость в 200 долл.
Несколькими годами ранее, оператор мобильной связи уже попытался решить поставленную задачу, реализовав покрытие 3G в базовом лагере. К сожалению, в лучшем случае, удалось достичь слабого уровня сигнала – в некоторых местах он и вовсе отсутствует. Все это вынуждало альпинистов взбираться на высокие холмы и махать телефонами, в надежде «словить» сигнал.
Эди дни остались в прошлом, все благодаря детищу Церинга Гьялцена Шерпы, непальского предпринимателя, который сумел организовать качественный Wi-Fi в экстремальных погодных условиях, став оператором, который предоставляет свои услуги в самых экстремальных погодных условиях на планете.
Именно по этой причине Mikrotik с гордостью говорит об использовании одноименного оборудования как части «Everest Link» – качественной альтернативы спутниковой связи, которая обеспечивает связью базовый лагерь. Данная система состоит из
30 модемов Wi-Fi, предоставляемых экспедициям и позволяющих участникам восхождения общаться, в том числе, с близкими людьми. Общая скорость обмена данными при этом достигает 50 Мбит в секунду.
После того, как эта история была показана на телеканале National Geographic, в Mikrotik поступило большое число вопросов о том, какую конфигурацию компания посоветовала бы для подобных экстремальных установок.
Строительство Everest Link началось в 2014 году и на сегодня состоит из 36 вышек на протяжении пути восхождения вдоль долины Кхумбу. Также вдоль пути подключено 166 деревенских домиков. Основная проблема, с которой столкнулся предприниматель – обеспечение питания для вышек. Для этого используются солнечные панели, поэтому в пасмурные дни связь может пропадать. К тому же, обслуживающий персонал каждый день вынужден чистить солнечные панели от снега.
На фото Freddie Wilkinson, National Geographic
Онлайн курс по сетевым технологиям
Рекомендую курс Дмитрия Скоромнова «Основы сетевых технологий». Курс не привязан к оборудованию какого-то производителя. В нем даются фундаментальные знания, которые должны быть у каждого системного администратора. К сожалению, у многих администраторов, даже со стажем 5 лет, зачастую нет и половины этих знаний. В курсе простым языком описываются много разных тем. Например: модель OSI, инкапсуляция, домены коллизий и широковещательные домены, петля коммутации, QoS, VPN, NAT, DNS, Wi-Fi и многие другие темы.
Отдельно отмечу тему по IP-адресации. В ней простым языком описывается как делать переводы из десятичной системы счисления в двоичную и наоборот, расчет по IP-адресу и маске: адреса сети, широковещательного адреса, количества хостов сети, разбиение на подсети и другие темы, имеющие отношение к IP-адресации.
У курса есть две версии: платная и бесплатная.
MikroTik LoRa
Интернет вещей еще никогда не был так доступен
R11e-LoRa8EU – новая плата шлюза-концентратора LoRaWAN в форм-факторе miniPCIe на базе набора микросхем SemtechSX1301. Она обеспечивает подключение LoRaWAN для любого продукта MikroTik, у которого есть слот miniPCIe с подключенными линиями USB. Имея поддержку 8 различных каналов в диапазоне 868EU, и обладая функциями Listen Before Talk (LBT) и анализа спектра частот, этот продукт поразит вас своей привлекательной ценовой категорией – менее 100 долларов США. Максимальная выходная мощность передачи – 16 дБм, максимальный уровень чувствительности на скорости SF12 – 134 дБм.
wAP LoRa8 kit – это готовое решение для использования шлюза LoRaWAN. В набор входит устройство wAP 2nD с интерфейсом WLAN 2,4 ГГц и портом Ethernet, которое может использоваться в качестве подключения серверного компонента и предварительно установленного сервера пересылки пакетов UDP на любые общедоступные или частные серверы LoRa. К устройству можно присоединить внешнюю антенну (см. ниже) или использовать внутреннюю антенну с коэффициентом усиления 2,5 дБи. Как уже говорилось, цена невероятно привлекательна – ниже 200 долларов США!
В набор LoRa Antenna kit входит всенаправленная антенна с коэффициентом усиления 6,5 дБи для диапазона частот 824–960 МГц, кабель SMA длиной 1 м и механический держатель для быстрого и легкого крепления на мачту в случае необходимости расширенного сетевого покрытия. Эти продукты совместимы с сетью The Things Network – известной инфраструктурой с открытым исходным кодом, которая предоставляет бесплатное сетевое покрытие LoRaWAN и тысячи приложений для любых ваших потребностей. Сеть The Things Network поможет вам начать работу с Интернетом вещей практически сходу. Отслеживание рогатого скота, умное орошение и умные термостаты, интеллектуальный учет электроэнергии и многое другое – возможности бесконечны. Установка настолько проста, что любой может начать работу действительно быстро. С услугой от The Things Industries, оказываемой по соглашению об уровне услуг, еще никогда не было так просто развернуть безопасные и масштабируемые решения LoRaWAN. Существует также глобальное сообщество разработчиков, компаний и энтузиастов, поэтому вы никогда не останетесь один на один со своими вопросами и идеями в отношении сети LoRaWAN. Незачем заново изобретать колесо – присоединяйтесь к The Things Network, чтобы сэкономить время и энергию с помощью умных решений!
Представляя эту линейку продуктов, мы стремимся предоставить вам самое доступное решение LoRa на данный момент, не идя на компромисс в вопросах качества или производительности. Уже очень скоро будет доступна более подробная информация, поэтому не забудьте подписаться на наш информационный бюллетень и следите за нашими новостями на Facebook! Подробнее.
Интернет вещей: LoRa устройства от Mikrotik
Благодаря развитию технологий, концепция IoT завоевывает все больш
е места в различных отраслях: бытовые приборы, гаджеты, производство (IIoT), медицина, транспорт, логистика, системы безопасности, климат-контроль и многие другие.
Однако для эффективного применения данной концепции, необходимо хорошо понимать, как она работает и из каких элементов состоит.
Чтобы понять все это необходимо сделать небольшой экскурс в историю.
История IoT
Несмотря на то, что именно Эштон впервые упомянул об Интернете вещей, идея подключенных устройств существовала еще с 1970-х гг. под прозвищем « встроенный интернет и повсеместные вычисления». Например, первым интернет-устройством в начале 80-х годов была машина для производства кока-колы в университете Карнеги-Меллона. Используя Интернет, программисты могли проверить состояние машины и определить, будет ли их ожидать холодный напиток, если они решат совершить поездку к машине.
По сути IoT эволюционировал от объединения беспроводных технологий, микро электромеханических систем (MEMS), микро сервисов и Интернета. Это объединение помогло упразднить различия между эксплуатационными технологиями и информационными технологиями, что дало возможность выполнить анализ неструктурированных, сгенерированные компьютером данных, с целью понимания, как изменить ситуацию к лучшему.
При этом необходимо проявить понимание, что IoT произошел от межмашинного взаимодействия ( M2M ), то есть от машин, которые имеют связь между собой по сети без человеческого участия. M2M так же, представляет собой подключение гаджета к облаку, с целью управления им и сбора данных.
SCADA представляющая собой естественное расширение Интернет вещей обеспечивает (диспетчерский контроль и сбор данных), категории программных приложений для управления процессами, сбора данных в режиме реального времени из удаленных мест для управления оборудованием и условиями. Системы SCADA состоят из аппаратных и программных компонентов. Аппаратная часть делает сбор и передачу данных на компьютер, на котором заранее есть предустановленное ПО SCADA, где полученные данные потом проходят обработку и вовремя пересылаются. Становление SCADA таково, что системы SCADA последнего поколения превратились в системы IoT первого поколения.
Идея экосистемы IoT, тем не менее, по сути не вступила в силу почти до середины 2010 года, когда, правительство Китая заявило, что оно сделает IoT стратегическим приоритетом в своем пятилетнем плане.
Для чего нужен IoT и какие вопросы решает
Интернет вещей (IoT) в большей мере реализует идею повсеместных вычислений. Распространенные вычисления, также называемые повсеместными вычислениями, представляют собой растущую тенденцию встраивания вычислительных возможностей (обычно в виде микропроцессоров ) в повседневные объекты, чтобы они эффективно взаимодействовали и выполняли полезные задачи таким образом, чтобы свести к минимуму потребность конечного пользователя во взаимодействии с компьютерами. Распространенные вычислительные устройства подключены к сети и постоянно доступны.
Цель повсеместных вычислений состоит в том, чтобы сделать устройства «умными», создавая таким образом сенсорную сеть, способную собирать, обрабатывать и отправлять данные и, в конечном счете, обмениваться данными как средство адаптации к контексту и активности данных; по сути, сеть, которая может понять ее окружение и улучшить человеческий опыт и качество жизни.
Соучредитель Bricolabs и основатель совета theinternetofthings.eu, менеджер экосистемы проекта Horizon 2020 TagItSmart а также руководитель проекта Dowse.eu — г.дн Роб Ван Краненбург выделил четыре уровня интеграции «Интернета Вещей».
Как работает IoT
Протоколы подключения сети и связи, которые используются с этими веб-устройствами, в высокой степени имеют зависимость от конкретных развернутых сервисов IoT.
Стандарты и платформы IoT
Параметры современных радиотехнологий для IoT приведены в таблице ниже.
Скорость передачи данных
Количество участников сети
Именно для этих целей наиболее оптимальным и сбалансированным решением может быть использовании технологии LoRaWan.
Особенности LoRa
Радиоприемник LoRa состоит из нескольких функций, которые помогают ему достичь эффективной мощности на большом расстоянии и низкой стоимости.
Некоторые из этих функций включают в себя;
— Адаптивные скорости передачи данных
— Адаптивные уровни мощности
Модуляция
Радиопередатчики Lora используют метод модуляции с расширенным спектром ЛЧМ для достижения значительно более высокого диапазона связи при сохранении характеристик низкой мощности, которые аналогичны радиосигналам на основе физического уровня модуляции FSK. В то время как модуляция с расширенным спектром ЛЧМ уже давно используется в военной и космической связи, LoRa представляет первое, недорогое, коммерческое применение метода модуляции.
Частота
Технология LoRa не зависит от частоты, связь между радиопередатчиками LoRa осуществляется посредством использования нелицензированных радиочастотных диапазонов с частотой менее ГГц, которые доступны по всему миру. Эти частоты варьируются от региона к региону и часто также различаются между странами.
Например, 868 МГц обычно используется для связи LoRa в Европе, а 915 МГц используется в Северной Америке. Независимо от частоты, LoRa может использоваться без каких-либо существенных изменений в технологии.
При использование более низких частот, чем у коммуникационных модулей, таких как WiFi, на основе диапазонов ISM 2,4 или 5,8 ГГц, позволяет значительно увеличить зону покрытия, особенно для ситуаций с NLOS препятствиями.
Важным преимуществом использование LoRa в Украине является тот факт что без лицензирования разрешены полосы 868,0-868,6 с максимальной излучаемой мощностью до 25 мВт, и 433,04-434,79 Мгц с максимальной излучаемой мощностью до 10 мВт.
Адаптивная скорость передачи данных
LoRa использует комбинацию переменных пропускной способности и коэффициентов расширения (SF7-SF12), чтобы адаптировать скорость передачи данных в соответствии с дальностью передачи. Более высокий коэффициент распространения позволяет увеличить дальность за счет более низкой скорости передачи данных и наоборот. Комбинация полосы пропускания и коэффициента расширения может быть выбрана в соответствии с условиями линии связи и уровнем данных, которые должны быть переданы. Таким образом, более высокий коэффициент расширения улучшает характеристики передачи и чувствительность для данной полосы пропускания, но также увеличивает время передачи в результате более низких скоростей передачи данных. Они могут варьироваться от 18 до 40 Кбит / с.
Максимальный объем полезной информации в пакете, байт
Ориентировочное время в эфире, мс
Скорость передачи, бит/с
SF (Spreading Factor). По сути – коэффициент расширения спектра, некий аналог индекса в модуляции. В упрощенном понимании SF – это число от 7 до 12, к которому соотноситься ряд характеристик, таких как максимальная скорость передачи данных и размер пакета. Чем выше SF тем больше уменьшение скорости передачи, но тем выше защита от помех. В ином случае, чем меньше SF, тем выше скорость, хуже устойчивости к помехам. К параметру SF привязано также время нахождения в эфире.
Адаптивный уровень мощности
Уровень мощности, используемый радиопередатчиком LoRa, является адаптивным. Он зависит от таких факторов, как скорость передачи данных и условия соединения среди других. Когда требуется быстрая передача, передаваемая мощность приближается к максимальной и наоборот. Таким образом, срок службы батареи максимально увеличивается, а емкость сети поддерживается в оптимальном состоянии. Потребляемая мощность также зависит от класса устройств среди нескольких других факторов.
LoRaWAN
LoRaWAN является стандартом высокой емкости, большой дальности, открытой маломощной глобальной сети (LPWAN), разработанным для LoRa Powered IoT Solutions от LoRa Alliance. Это двунаправленный протокол, который использует все преимущества технологии LoRa для предоставления услуг, включая надежную доставку сообщений, сквозную безопасность, определение местоположения и возможности многоадресной рассылки. Стандарт обеспечивает совместимость различных сетей LoRaWAN по всему миру.
Когда люди пытаются определить LoRa и LoRaWAN, обычно возникает путаница, которая, вероятно, лучше всего решается путем изучения модели эталонного стека OSI.
LoRaWAN устройства от Mikrotik
Хорошим примером является, анонсированная весной 2019 линейка продуктов стандарта LoRa от латвийской компанией Mikrotik, таких как : комплект готового решения wAP LoRa8 (код продукта RBwAPR-2ND & R11e-LoRa8), карта-концентратор LoRaWAN R11e-LoRa8 и набор LoRa антенны с кабелем SMA/.
Набор wAP LoRa8 (RBwAPR-2ND & R11e-LoRa8) содержит предварительно установленный сервер пересылки показаний датчиков на основе пакетов UDP для любых общедоступных или частных серверов LoRa (например, Thethingsnetwork, Loriot и т. д.) и внешнюю защищенную от непогоды беспроводную точку доступа с интерфейсом WLAN 2,4 ГГц и портом Ethernet, которую можно использовать в качестве бэкэнда.
Дополнительно представленная карта-концентратор LoRaWAN R11e-LoRa8.
Представляет собой новейшую карту-концентратор в форм-факторе mini PCIe на основе чипсета Semtech SX1301. Концентратор LoRaWAN может подключаться к любому утройству MikroTik, у которого есть слот mPCIe с подключаемыми USB-линиями.
Этот концентратор поддерживает 8 различных каналов, функции прослушивания канала до начала передачи пакетов (LBT) и функцию спектрального сканирования.
Набор антенны LoRa (TOF-0809-7V-S1) состоит из всенаправленной антенны с коэффициентом усиления 6,5 дБи для диапазона 824–960 МГц, и кабеля SMA длиной 1 м а также механическим держателем для быстрого и простого крепления мачты. Данный продукт может обеспечить дополнительное покрытие сети там где это будет необходимо.
2. Далее нужно открыть корпус и подключить внешнюю антенну.
3. Загрузить официальный инструмент настройки MikroTik Winbox для Windows.
7. Сначала необходимо добавить конфигурацию внутреннего сервера LoRaWAN, выбрав вкладку « Серверы ». Пример конфигурации для подключения к серверу The Things Network EU показан на изображениях ниже.
8. Теперь нужно выбрать вкладку « Устройства ».Интерфейс шлюза LoRa должен быть виден. Сначала требуется нажать, чтобы отключить его, прежде чем продолжить.
11. После настройки необходимо включить шлюз.
12. Теперь необходимо войти в The Things Network Console и зарегистрировать свой шлюз при включении I’m using the legacy packet forwarder. Если конфигурация прошла успешно, шлюз теперь будет отображаться как подключенный на консоли и готов к приему пакетов LoRa.
Архитектура сети LoRaWAN
В отличие от топологии ячеистой сети, принятой в большинстве сетей, LoRaWAN использует архитектуру звездной сети, поэтому вместо того, чтобы каждое конечное устройство было почти всегда включено, повторяя передачу от других устройств для увеличения дальности, конечные устройства в сети LoRaWAN связываются напрямую со шлюзами и работают только тогда, когда им нужно связаться со шлюзом, поскольку дальность связи не является проблемой. Это является фактором, способствующим низкому энергопотреблению и высокому времени автономной работы, полученным в конечных устройствах LoRa.
Архитектура сети LoRa состоит из четырех основных частей;
1. Конечные устройства
4. Сервер приложений
Конечные устройства
Это датчики или исполнительные механизмы на границе сети. Конечные устройства обслуживают разные приложения и имеют разные требования. Для оптимизации различных профилей конечных приложений LoRaWAN использует три разных класса устройств, для которых могут быть настроены конечные устройства. Классы показывают компромиссы между задержкой связи по нисходящей линии связи и временем автономной работы устройства.
Три основных класса:
1. Двунаправленные конечные устройства (класс A)
2. Двунаправленные конечные устройства с запланированными слотами приема (класс B)
3. Двунаправленные конечные устройства с максимальными слотами приема (класс C)
Классы устройств LoRa
Конечные устройства класса А
II. Конечные устройства класса B
Этим устройствам назначаются дополнительные окна нисходящей линии связи через запланированные интервалы в дополнение к нисходящей линии связи, получаемой при отправке восходящей линии связи (класс A + запланированная дополнительная нисходящая линия связи). Запланированный характер этой нисходящей линии связи гарантирует, что при работе будет также потребляться малая мощностью, поскольку связь активна только с запланированными интервалами, но дополнительная мощность, потребляемая во время запланированной нисходящей линии связи, увеличивает энергопотребление по сравнению с потреблением устройств класса A, так как они имеют более низкую батарею жизнь по сравнению с конечными устройствами класса А.
III. Конечные устройства класса C
Шлюзы
В основе каждого шлюза LoRa лежит многоканальный демодулятор LoRa, способный декодировать все варианты модуляции LoRa на нескольких частотах параллельно.
Для оператора крупномасштабной сети ключевыми отличительными факторами должны быть производительность радиосвязи (чувствительность, мощность передачи), применение микросхемы SX1301 к шлюзу MCU (USB-SPI или SPI-SPI) и поддержка и распределение PPS. Должен быть также сигнал, доступность которого обеспечивает точную синхронизацию времени по всей совокупности шлюзов в сети
LoRa распространяет связь между конечными устройствами и шлюзами по нескольким частотным каналам и скоростям передачи данных. Технология с расширенным спектром использует скорости передачи данных в диапазоне от 0,3 кбит / с до 50 кбит / с, чтобы предотвратить взаимодействие друг с другом, и создает набор «виртуальных» каналов, которые увеличивают пропускную способность шлюза.
Чтобы максимизировать время автономной работы конечных устройств и общую емкость сети, сетевой сервер LoRa управляет скоростью передачи данных и РЧ-выходом для каждого конечного устройства в отдельности с помощью схемы адаптивной скорости передачи данных (ADR).
Сетевой сервер
Сервер приложений
Сервер приложений определяет, для чего используются данные от конечных устройств. Визуализация данных и т. Д., В качестве сервера приложений лучше всего использовать “облачные” PaaS платформы от ведущих игроков рынка, к примеру:
— Microsoft Azure IoT Suite, платформа, которая состоит из набора служб, которые позволяют пользователям взаимодействовать и получать данные со своих устройств IoT, а также выполнять различные операции над данными, такие как многомерный анализ, преобразование и агрегирование, и визуализировать эти операции в способ, который подходит для бизнеса.
— Calvin, платформа IoT с открытым исходным кодом, выпущенная компанией Ericsson, предназначенная для создания и управления распределенными приложениями, которые позволяют устройствам взаимодействовать друг с другом. Calvin включает среду разработки для разработчиков приложений, а также среду выполнения для работы с запущенным приложением.
LoRaWAN: Безопасность и конфиденциальность
Важность безопасности и конфиденциальности в любом решении IoT нельзя переоценить. Протокол LoRaWAN определяет шифрование для обеспечения безопасности ваших данных, конкретно
* Ключи AES128 для каждого устройства
* Мгновенная регенерация / отзыв ключей устройства
* Пакетное шифрование полезной нагрузки для конфиденциальности данных
* Защита от повторных атак
* Защита от атак «человек посередине»
LoRa использует два ключа; Ключи сеанса сети и сеанса приложения, оба из которых обеспечивают раздельную, зашифрованную связь для управления сетью и взаимодействия приложений.
Ключ сеанса сети, совместно используемый устройством и сетью, отвечает за аутентификацию данных конечного узла, в то время как ключ сеанса приложения, совместно используемый приложением и конечным узлом, отвечает за обеспечение конфиденциальности данных устройства.
Структура безопасности LoRa
* Бюджет канала 160 дБ
* Мощность передачи +20 дБм
* Повышение селективности на 10 дБ по сравнению с FSK
* Терпимый к помехам в канале
* Самый низкий ток сна
* Сверхбыстрое пробуждение (сон в RX / TX)
Преимущества LoRa
Ниже приведены некоторые из преимуществ, связанных с LoRa;
1. Дальность и охват: при дальности LOS до 15 км его дальность нельзя сравнивать с диапазоном других протоколов связи.
2. Низкое энергопотребление: LoRa предлагает радиоприемники сверхнизкого энергопотребления, что делает их идеальными для устройств, которые работают в течение 10 или более лет от одной зарядки аккумулятора.
3. Недорогое оборудование. Инфраструктуры для LoRaWAN чрезвычайно низки по сравнению с другими сетями, а стоимость радиостанций для конечных устройств одинаково низкая. Более того, разрабатываются несколько версий инфраструктур с открытым исходным кодом, таких как шлюзы, что помогает еще больше сократить расходы. Не требуется покупка лицензий на радиочастоту.
4. Высокая емкость. Тысячи конечных устройств могут быть подключены к одному шлюзу LoRa.
Недостатки LoRa
При максимальной скорости передачи данных около 50 Кбит / с LoRa имеет самую низкую скорость передачи данных по сравнению с большинством других технологий, что делает его не идеальным для определенных приложений, где требуется высокая скорость передачи данных.
Без всякого сомнения можно сказать что в концепции “Интернета Вещей” заложен огромный потенциал, однако любая созданная человеком система не является совершенной и имеет свои достоинства и недостатки.
Плюсы и минусы IoT
Некоторые из преимуществ IoT включают в себя:
— Возможность доступа к информации из любого места в любое время на любом устройстве;
— Улучшена связь между подключенными электронными устройствами;
— Передача пакетов данных по подключенной сети экономит время и деньги;
— Автоматизация задач помогает улучшить качество бизнес-услуг и снижает необходимость вмешательства человека.
Некоторые недостатки IoT включают в себя:
— По мере того как количество подключенных устройств увеличивается, и между устройствами распространяется больше информации, также увеличивается вероятность того, что хакер сможет украсть конфиденциальную информацию;
— Если в системе есть ошибка, вполне вероятно, что каждое подключенное устройство будет повреждено;
— Поскольку не существует международного стандарта совместимости для IoT, устройствам разных производителей сложно общаться друг с другом.
Выводы
Существуют ожидания, что в ближайшем будущем количество межмашинных соединений будет становиться больше на 25% в год, а к 2021 году, всего на Земле будет 28 миллиардов работающих устройств. Из всего этого множества 13 миллиардов придется на устройства портативные устройства пользователей к оторым давно все привыкли: смартфоны, планшетные компьютеры, ноутбуки – в то время как 15 миллиардов будут составлять пользовательское и промышленное оборудование: разного рода датчики, терминалы для продаж, автомобили, табло, индикаторы и т.д.
И хотя цифры из ближайшего будущего поражают воображение, и они не могут быть окончательными. Внедрение IoT будет происходить во всех отраслях, при этом все уровень сложности устройств постоянно будет возрастать.
Из-за стремительного развития технологий, в частности связанном с запуском сетей 5G которое запланировано после 2020 года, произойдет возрастание количества подключенных к сети устройств и может в конечно счете составить около 50 млрд. единиц. Также увеличивающийся процент установки волоконно-оптических кабельных систем FTTD («оптика до рабочего места»), с более совершенными алгоритмами сжатия и оптимизации данных в итоге смогут предоставить уникальную возможность передавать данные непосредственно от IoT/IIoT устройств в “облако” минуя всевозможные шлюзы для оптимизации и предоставляя почти неограниченную свободу в выборе виртуальных инструментов для решения сложных задач.
В качестве примера можно привести проведенную компанией NVIDIA, 27 марта 2018 г. в городе САН-ХОСЕ, в штате Калифорния конференции GTC, где была представлена облачная система для тестирования автономного транспорта с помощью фотореалистичной симуляции. Данная система позволяет создать более безопасный и масштабируемый вывод автомобилей на дороги.
С помощью виртуального моделирования решение DRIVE Constellation дает возможность повысить надежность алгоритмов, тестируя миллиарды километров привычных сценариев и редких случаев. Все это за достигается за намного меньшее время и минимальные средства, по сравнению с тестированием на реальных дорогах.”
В сумме получается, что все больше IoT устройств в будущем будет востребовано в современных отраслях жизни человечества, а полная реализация своего потенциала краевые IoT вычисления могут достигнуть лишь в связке с облачными технологиями.
