Що таке LoRaWAN
LoRa — це спосіб модуляції радіосигналу. LoRaWAN — протокол над ним: правила, за якими тисячі пристроїв ділять один ефір, не заважаючи одне одному, і за якими їхні дані доходять до застосунку захищеними. Ці два поняття часто плутають: перше — радіо, друге — мережа.
Сенс усього — в обміні: швидкістю жертвують заради відстані та строку служби батареї. Кілька байтів на годину замість мегабітів на секунду — але за кілометри й з батареєю на роки. Для датчика, який каже «рівень 1.25 метра», це точний розмін.
LoRaWAN не замінює Wi-Fi чи мобільний інтернет. Він не несе ні відео, ні голос. Він несе вимірювання і команду — там, куди кабель не дотягнути, а SIM-картка на кожен пристрій була б безглуздою витратою.
Шлях одного вимірювання
- Кінцевий пристрій вимірює й передає. Решту часу його радіо спить — звідси й довге життя батареї.
- Шлюз чує все у своєму радіусі й передає далі. Він нічого не вирішує, лише слухає й подає.
- Мережевий сервер відсіює повтори, коли один пакет почули кілька шлюзів, перевіряє цілісність і впорядковує.
- Застосунок отримує готові значення й вирішує, що з ними робити — показати, записати, підняти тривогу, запустити насос.
Один пристрій можуть чути кілька шлюзів одразу. Це не проблема, а перевага: сервер бере найкращий запис і відкидає решту. Тому покриття покращують додаванням шлюзів, не чіпаючи жодного пристрою на об’єкті.
Дальність і швидкість
Пристрій обирає, наскільки «повільно» говорити. Що повільніше, то далі його чути й то більше ефіру він займає. Значення нижче — для європейського діапазону 868 МГц.
| Розширення | Швидкість | Типова дальність | Підходить для |
|---|---|---|---|
| SF7 | 5470 біт/с | до 2 км | щільна міська забудова |
| SF9 | 1760 біт/с | 2 – 5 км | передмістя, промислові майданчики |
| SF10 | 980 біт/с | 5 – 8 км | поза населеними пунктами |
| SF12 | 250 біт/с | 10 – 15 км | пряма видимість, крайні точки |
Цифри — орієнтир, а не обіцянка. Реальна дальність залежить від рельєфу, висоти антени й того, що стоїть між двома точками. Один пагорб між шлюзом і датчиком забирає більше, ніж додасть будь-яке налаштування.
Класи пристроїв
Клас A
Пристрій говорить, коли сам вирішить, і слухає лише короткий час після цього. Найощадливіший режим — і найпоширеніший. Команда чекає наступного виходу на зв’язок.
Клас B
Додатково відкриває прийом за розкладом, синхронізованим шлюзом. Команда доходить за передбачуваний час, ціною трохи більшої витрати батареї.
Клас C
Слухає безперервно — команда приходить одразу. Радіо не спить ніколи, тому це режим для пристроїв із постійним живленням: контролерів і виконавчих механізмів.
Захист
Кожен пакет шифрується AES-128, причому на двох рівнях, двома різними ключами. Один захищає зв’язок між пристроєм і мережею, інший — вміст до застосунку. Поділ має точний сенс: оператор мережі переносить дані, не маючи змоги їх прочитати.
Підключення йде за ключем, записаним у пристрій на виробництві (OTAA). При кожному вмиканні узгоджуються нові сеансові ключі, тож записаний старий обмін марний для перехоплювача. Лічильники пакетів відкидають повторно надісланий запис.
Мобільний застосунок
Систему дивляться не лише з комп’ютера. Є застосунки для Android та iPhone — ті самі дані, ті самі команди, у кишені.
- Схема об’єкта наживо — рівні, насоси, клапани, стан.
- Сповіщення про тривогу одразу, а не при наступному відкритті.
- Перемикання між автоматичним і ручним режимом із підтвердженням.
- Історія за днями й тижнями, щоб бачити, чи проблема повторюється.
- Кілька об’єктів в одному профілі, з окремими правами.
Мережевий сервер
Мережевий сервер наших установок — my.lorawan-bg.net. Там реєструються пристрої, пакети видно наживо, задаються правила тривог і видно, які шлюзи чують який пристрій і з якою силою.