로르아완의 기술적인 윈칙과 물, 전기와 가스에서 그것의 적용
사물인터넷의 점진 성장과 함께, 사물인터넷의 다수의 애플리케이션은 다양한 배치를 요구하는 연기를 위해 소형 데이터패킷과 넓은 관용을 가지고 있거나, 원격, 지하실, 심각한 차폐성과 지하이고 다른 장소에 위치합니다. 신호를 전송하는 것은 현존하는 무선 통신 또는 이동통신기술을 위해 쉽지 않습니다.위에서 말한 상황에 따라 발전한 장거리와 저 전력 소모와 통신 기술은 집합적으로 저 소비 전력 광역 네트워크 (LPWAN)로 불립니다.
LPWAN은 저 전력 소모, 장거리와 최고 큰 중복 브이씨씨 연결 수라는 유리한 입장에 있고 따라서 그것이 대규모의 배치와 데이터 전송의 소량을 요구하는 응용에 적합합니다. 이 특징은 매우 acquisition.LPWAN이 사용된 주파수대에 따라 2개 캠프로 분할될 수 있다는 지적 에너지 미터 정보를 위한 애플리케이션 요구 사항과 일치합니다 : 승인을 받은 주파수대와 비 승인을 받은 주파수대. 비 승인을 받은 주파수대 LPWAN 기술의 개발은 더 일찍 있고 주요 기술이 로르아완입니다.
로르아완으로의 도입
로르아완은 로라 장거리 통신망을 위해 설계된 일련의 통신 프로토콜과 시스템 구조입니다.그것은 어떻게 데이터가 로르아완 네트워크에서 전송되고 (여기의 네트워크가 아웃렛들과 게이트웨이와 서버를 언급합니다), 메시지와 데이터 프레임 구조와 보안상 암호화 방법의 종류를 규정하고, 네트워크 액세스의 특정 동작을 도입하고 마스터와 슬레이브 단말기 사이의 차이를 설명하는지 규정합니다.
로르아완은 완전히 프로토콜과 네트워크 구조의 디자인에서의 아웃렛들 소비 전력, 네트워크 용량, 보안과 같은 여러 요인과 네트워크 적용 다양성을 고려합니다.
로르아완 네트워크 구조
다음은 로라의 네트워크 구조입니다 :
로르아완 네트워크 구조는 4 일부를 포함합니다 : 단말기, 게이트웨이, 네트워크 서버와 어플리케이션 서버.스타와 셀룰러 네트워크 위상은 게이트웨이와 단말기 사이에 사용됩니다. 로라의 장거리 특성 때문에, 단일 홉 전송은 그들 사이에 사용될 수 있습니다.단말 노드는 동시에 다중 게이트웨이에 보낼 수 있습니다. 게이트웨이는 NS와 단말기 사이에 로르아완 프로토콜 데이터를 진척시키고, 로라 고주파 주파수를 통하여 단말기와 게이트웨이 사이의 로르아완 데이터를 전송하고, TCP / IP 프로토콜을 통하여 게이트웨이와 네트워크 서버 사이의 로르아완 데이터를 전송합니다.
로르아완에 대한 개관은 초안을 작성합니다
단말 노드의 1、Classification
기술적 요구의 관점에서, 로르아완은 전송율은 약 30 bit/s-50kbit/s입니다, 전송거리가 도시 근교 지역에 도시 지역과 최고 15까지 킬로미터에서 2-5km에 대한 것입니다. 그것은 양방향전송을 지원합니다. 전송 방식은 기준선으로 분할될 수 있고 A), 표지 (클래스 B)를 (분류하고 연속적이 (등급 C) 지연 요구와 소비 전력에 따르면, 클래스 A 방식이 단말 장치가 가장 낮은 소비 전력으로, 요청을 보내고, 수량계와 가스 계량기에 사용될 때 단지 전해질 수 있습니다 ;등급 C는 최단 전송 지연과 데이터의 연속적인 전송입니다. 등급 C는 일반적으로 전기 계량기에 사용됩니다.
2、Uplink와 단말 노드의 다운링크 전송
이것은 클래스 A의 업링크와 다운링크의 순차도입니다. 요즈음, 수신창의 RX1은 일반적으로 업링크 뒤에 1/2를 시작하고 수신창의 RX2가 2 업링크 몇 초 뒤를 시작합니다.
등급 C와 한 클래스 A가 잠을 잘 때, 그것은 수신창 RX2를 여는 것을 제외하고, 근본적으로 똑같은 것 입니다.
단말 노드의 3、Networking
단말기 망 접근을 위한 2 검열 모드가 있습니다 : 개인화 (ABP)에 의한 공기 활성화 (OTAA)와 활성화 위에서.
보안이 보증될 수 있도록, 상업적 로르아완 네트워크는 일반적으로 OTAA 활성화 프로세스를 따릅니다.이런 방식으로, 데베유아이와 아페유아이와 애이피피키 매개 변수는 준비될 필요가 있습니다.
데베유아이는 유일한 단말 장치를 확인하는 IEEE EUI64와 유사한 세계적으로 유니크ID입니다.그것은 장치의 인터넷 어드레스에 상당합니다.
아페유아이는 유일한 애플리케이션 제공자를 확인하는 IEEE EUI64와 유사한 세계적으로 유니크ID입니다
애이피피키는 응용 소유자에 의해 단말기에 할당됩니다. 그것은 네트워크 서버에 구성되고 해당 단말에 태워질 필요가 있습니다.
단말기가 회원가입 처리를 시작한 후, 그것은 네트워킹 명령을 내립니다. 어떤 에러가 없습니다, 그것이 단말기에 대한 네트워킹 응답을 만들고 네트워크를 할당할 것을 NS (네트워크 서버)은 확인한 후 데바드드르 (32개의 비트 ID)를 다루세요. 양쪽 여야들은 네트워킹 답변에서 적절한 정보를 이용하고 data.NwkSKey를 암호화하고 검증하는데 사용된 인 세션 키 나위크스키와 앱스키를 발생시키기 위한 애이피피키가 네트워크 서버와 단말기 사이의 통신을 위한 네트워크 서버에 저장됩니다 ;앱스키는 네트워크 서버와의 통신을 위해 어플리케이션 서버에 저장됩니다.
만약 두번째 방법 선별, ABP 활성화가 사용되면, 3 마지막 로르아완 소통이 데바드드르, 나위크스키를 매개변수화하고 앱스키가 직접적으로 구성되고 회원가입 처리가 더 이상 요구되지 않습니다.이 경우에, 장치는 직접적으로 애플리케이션 데이터를 전송할 수 있습니다.양방향 인증의 부족 때문에, 불법적 터미널은 네트워크를 접속하거나 가짜 기지국에 의해 유도될 수 있습니다.그러므로 일반적으로 상용화 프로젝트는 OTAA 활성화 프로세스를 사용합니다.
받고 보내는 4、Data
네트워크에 접속한 후, 애플리케이션 데이터는 AES128 비트 암호화 알고리즘을 사용하여 암호화됩니다.다음과 같은 수치는 커뮤니케이션 프로세스에서 각 부의 보안 메커니즘을 보여줍니다 :
네트워크 서버와 단말 노드는 correctness.MIC 확인이 (재전송 공격을 방지하기 위한) 프레임 수와 (패킷 간섭을 방지하기 위한) 나위크스키를 포함하는, AES-CMAC 알고리즘을 사용한다는 것을 보증하기 위해 확인을 마이크를 사용하고 사용자 데이터를 암호화하기 위해 앱스키 암호화를 이용합니다 (아래의 그림에 나타난 바와 같이)
로르아완은 2개 종류의 자료 프레임을 상세화합니다 : 확인했습니다 또는 확인하지 않았고 즉 응답을 요구하지 않는 응답과 타입을 요구하는 타입.제조사는 응용 필요에 따라 적절한 유형을 선택할 수 있습니다.
게다가 우리는 도입으로부터 시작에 있는 로르아완 디자인의 주요 고려사항 중 하나는 적용 다양성을 지원하는 것인지 볼 수 있습니다.응용을 나누기 위해 아페유아이를 사용하는 것뿐만 아니라, 프포트 출원 포트는 또한 전송 동안 개별적으로 데이터를 처리하는데 사용될 수 있습니다.프포트의 값 범위는 (1~223) 이며, 그것이 애플리케이션 계층에 의해 지정됩니다.
5、ADR 메커니즘
로라 변조는 스펙트럼 인자를 펼쳤고 다른 확산 스펙트럼 인자가 다른 전송거리와 전송율을 가지고 있을 것이고, 데이터 전송에 영향을 미치지 않을 것입니다.
로르아완 네트워크의 능력을 확대하기 위해, 로라 적응 데이터 비율 - ADR 메커니즘은 프로토콜에 디자인됩니다. 다른 전송거리와 장치는 전송 상황에 따라 가장 빠른 자료 비율을 가능성으로 이용할 것입니다.이것은 또한 전체적 데이터 전송을 더 효율적이게 합니다.
LORAWAN 특징
로르아완은 무선 전송, 강한 대항 간섭 능력, 암호화 통신, 폭넓은 범위, 저 전력 소모, 큰 연결과 저비용을 특징으로 합니다.
장거리 : 확산 스펙트럼 변조와 순방향 에러 정정 코드의 획득의 덕택으로, 로라는 이동 전화 기술의 통신 거리를 약 두배로 달성합니다.
대용량 : 사물인터넷의 많은 노드가 있습니다. 로르아완 네트워크는 쉽게 수만의 아웃렛들을 연결시킬 수 있습니다.
쉬운 용량 확장 : 로르아완 네트워크가 능력을 증가시킬 필요가 있을 때, 당신은 게이트웨이를 추가할 수 있습니다.
보안 : 로르아완은 Things.It의 두배 암호화된 인터넷이 물과 전기 계량기의 정보 응용에 적합하다는 것 입니다.
게이트웨이와 모듈의 기술적 인디케이터
1、gateway
(실내인) 인텔리전트게이트웨이 G200
(야외인) 인텔리전트게이트웨이 G500
2. 로르아완 모듈
측정 데이터
1、Pull 거리 시험
시험 사이트로부터의 3.7KM의 직선 거리에, 신호 강도는 있고 - 94, 신호 대 노이즈비가 있습니다 - 6.0과 내부 안테나와 외부 안테나의 자료 패킷이 정상적입니다.
침투 시험을 구축하는 2、In
게이트웨이는 커뮤니티에서 건물 4의 15번째층 표면 웰에 설치됩니다
위쪽에 테이블에서 데이터에, 신호 강도는 있습니다 - 100dbm (모듈의 - 139dbm의 수신 감도 제한보다 훨씬 이상)과 신호대잡음비가 있습니다 - 상호 신뢰할 수 있는 통신을 달성할 수 있는 10. 그러므로, 게이트웨이가 15번째 층에 위치하면, 32번째 층 위의 전관의 신호 커버리지는 달성될 수 있습니다.
3、Data 업로드 성공 비율 검사
위에서 말한 시험 자료로부터, 120개 테이블이 일반적인 99% 이상의 성공률로, 3 분 이내에 데이터를 업로드할 수 있는지 우리는 볼 수 있습니다.
4、conclusion
(1) 도시에서 내장 안테나의 사용은 2-3km 이내에 정상 통신을 보증할 수 있고 외부 지향성 안테나의 사용이 더 장거린 것을 달성할 수 있습니다.
(2) 신호는 10-15 바닥을 관통할 수 있습니다.
(3) 1시 8분 채널 반 이중 통신 게이트웨이는 3 분 이내에 신뢰성 있는 데이터 전송을 완료하기 위해 120 미터를 보증할 수 있습니다.만약 16개 채널 반 이중 통신 게이트웨이가 사용되면, 200 미터 이상의 자료가 확실히 전송될 수 있습니다.
7、 출원건
이 사례는 사무실 건물, 주재, 스포츠 베뉴와 같은 일련의 기반을 수집하는 투르크메니스탄에서 큰 공원이고 판매점입니다.그것은 넓은 2.3 킬로미터와 긴 4.3 킬로미터에 대한 것입니다.
레드닷은 게이트웨이의 위치를 보여줍니다
이것은 다음과 같은 사물인터넷 장치를 사용하는 큰 공원입니다 :
위에서 말한 데이터에서 볼 수 있는 바와 같이, 공원은 큰 수도, 많은 유형의 이엇 장치만을 사용하지 않습니다.로르아완 기술로, 주파수대는 그것을 위해 맞춤화된 864-865MHz입니다. (실내인) 55 스마트한 게이트웨이 G200과 (야외인) 55 스마트한 게이트웨이 G500은 모든 기기의 억세스 네트워킹을 완료하는데 사용됩니다. 동시에, 하나의 네트워크 서버는 모든 장치로 전해진 데이터를 받고 효율적인 처리를 수행할 수 있습니다.
그 사례에서 사용된 전체적인 시스템 아키텍처는 다음과 같은 수치에 나타납니다 :
이 경우에 모든 장비와 서비스는 통합된 방법으로 고객의 캠퍼스에서 지역적으로 배치되며, 그것이 모든 장비로 전해진 데이터의 보안과 사생활을 보장할 수 있습니다.
만약 고객들이 필요하면, 그들이 또한 클라우드에서 네트워크 서버, 액세스 플랫폼 또는 애플리케이션 플랫폼을 배치할 수 있거나, 존재하고 액세스 플랫폼과 도킹하는 것을 통하여 데이터를 처리하기 위해 직접적으로 현존하는 애플리케이션 플랫폼을 사용합니다.
애플리케이션 플랫폼은 다른 장치에 의해 수집된 데이터에 따라 다른 장치를 위한 고객들에 의해 요구된 각종 서비스를 제공할 수 있습니다 :