Technologia LoRaWAN

Obecnie dostępnych jest wiele technologii, standardów, które są wykorzystywane w obszarze komunikacji bezprzewodowej.
Monitorowanie środowiska, systemy pomiarowe mediów,
to zadania, które mogą być realizowane przy pomocy
sieci LAN.

Ważne by urządzenia wchodzące w skład takich systemów, pobierały mało energii i zapewniały
dobre zasięgi na dużych obszarach.
Istotna jest również niska cena i możliwość podłączenia dużej ilości czujników,
mierzących różnorodne parametry.

Jednym z rozwiązań, spełniającym takie wymagania, jest radiowa technologia LoRaWAN.
Urządzenia końcowe LoRaWAN charakteryzują się małym zużyciem energii,
gdyż wykorzystują tryb tzw. ,,uśpienia”.
Dzięki temu możliwa jest wieloletnia praca czujników, bez konieczności częstej  wymiany baterii.
Stosując różne mechanizmy( rozwiązania techniczne) można uzyskiwać dużą przepustowość sieci.

Lora posiada mechanizm zwany adaptacyjną szybkością danych.
Pomiar stosunku użytecznego sygnału do szumu, pozwala wyznaczyć jakość łącza.
Sieć może polecić urządzeniowi końcowemu zmianę szybkości transmisji danych i realizuje to automatycznie.
W ten sposób optymalizuje żywotność baterii i jakość łącza.
W przypadku tej technologii korzysta się z widma częstotliwości wolnego od licencji.

Można wdrażać rozległe sieci publiczne i prywatne z tymi samymi urządzeniami i tym samym oprogramowaniem.
Proponowane rozwiązanie ma kompleksowe zabezpieczenie wbudowane bezpośrednio w protokół LoRaWAN

W powszechnym użyciu operuje się dwoma pojęciami: technika LoRa , technologia LoRaWAN.
LoRa to technika komunikacji bezprzewodowej(sprzęt), umożliwiające przesyłanie danych na duże odległości,
przy małym zużyciu energii, w pasmie nielicencjonowanym.
Technologia LoRaWAN jest protokołem komunikacyjnym umożliwiającym realizację wyżej wymienionych celów.

W skład sieci LoRa wchodzą :

- czujniki czyli tzw. urządzenia końcowe,  zwykle zasilane bateryjnie
- bramki – urządzenia komunikujące się z czujnikami drogą radiową i wysyłające dane do serwera sieciowego
- serwer sieciowy steruje pracą bramek, szybkością transmisji i odbiera dane
- serwer aplikacji- na podstawie zebranych danych, realizuje tzw. funkcje użyteczne

Czujniki wykorzystujące sieć LoRaWAN są klasycznymi bezprzewodowymi czujnikami internetu rzeczy.

Dzięki urządzeniom zwanym kontrolerami, do bezprzewodowego systemu pomiarowego,
można podłączyć czujniki charakteryzujące się analogowym sygnałem wyjściowym. 
Kontrolery obsługują także porty szeregowe 1xRS232 + 1xRS485, oraz GPIO.
Urządzenia komunikują się z bramkami przez sieć radiową systemu LoRaWAN,
lub bezpośrednio za pomocą sieci komórkowej z serwerem sieciowym.
Przykładem takiego rozwiązania jest prezentowana poniżej sieć z kontrolerem UC300.

Bramki są urządzeniami o bardzo rozbudowanych możliwościach.
Są urządzeniami, które odbierają dane wysyłane przez czujniki
za pomocą LoRaWAN i przesyłają dalej do serwera sieciowego.
Komunikują się z serwerem sieciowym na kilka sposobów.
Może to być sieć komórkowa, sieć WiFi, Ethernet.
Mogą też tworzyć sieci z tzw. bramek pośrednich( o mniejszych możliwościach)
zapewniających obsługę w miejscach o utrudnionym radiowym zasięgu.
Przykładem takiej bramki jest urządzenie UG63.

Wszystkie najważniejsze operacje obliczeniowe i algorytmy
są realizowane w serwerze sieciowym. Oprogramowanie pozwala
na przechowywanie i udostępnianie danych.
Steruje pracą bramek, przekazuje dane do odpowiednich aplikacji.
Reguluje szybkość transmisji aby oszczędzić zużywanie baterii.
Informacje z serwera sieciowego są przekazywane do serwera aplikacji
gdzie po zdekodowaniu, wyniki są przedstawiane
w sposób czytelny dla użytkownika i pozwalający na ich
odpowiednie wykorzystanie.