Micromite‎ > ‎

ChipCAD LoRaWAN hálózat, a kezdetek

A Microchip a LoRa Alliance szövetség tagjaként kis teljesítményigényű, de nagy távolságú rádiós hálózati átvitelhez készít modulokat és fejlesztőeszközöket. A ChipCAD 2016. február 4-én megnyitotta Budapest területének nagy részéről elérhető LoRaWAN hálózatát a technológiát megismerni akaró partnerei számára.


A LoRaWAN története

A chirp FM, magyarul frekvenciasöprés, a múlt század negyvenes éveitől  ismert modulációs  eljárás, amit először radarok  rádió berendezéseiben  használtak. Ezt  néhány  évvel  ezelőtt, korszerű digitális  adatátvitelre  optimalizálva,  a  francia  Cycleo  cég szabadalmaztatta. A kaliforniai Semtech félvezető gyártó 2012-ben felvásárolta a  Cycleot, és egy olyan rádióchip családot  fejlesztett  ki  a  szórt  spektrumú, digitális adat átvitel költséghatékony megvalósítására, amiben a nagy hatótávolság kis  energiaigénnyel  párosul.  Maga köré  szervezett  olyan cégeket, akik további szakértő területekkel egészítették ki a rádió képességeit,  alkalmassá  téve  nagy biztonságú  IoT alkalmazások Internetes kiszolgálókon keresztüli felügyeletére. 2015 júliusában  a  szövetség  bejelentette a  LoRaWAN Specifikáció  1.0  változatát,  ezzel  útjára  indult  az  egyik legizgalmasabb IoT technológia az 1GHz alatti ISM sávokon: EU863-870, EU 433, US902-928 és Kína779-787.

Microchip a LoRa-Alliance tagja

A Microchip kifejlesztette az RN2483 és RN2903 LoRa modulokat az európai és észak-amerikai ISM sávok  használatára  érvényes  szabályok betartásával, és megszerezte  az ETSI és  FCC rádiós hatóságok minősítéseit. Bevizsgáltatta a Lora-Alliance  szövetség  laborjában  a  hálózati előírásoknak való megfelelést is, így a világon első  gyártóként  rendelkezik  hatósági  és szövetségi  megfelelőségi  tanúsítványokkal, amikkel  ezek  a  modulok könnyen  a hazai LoRaWAN  hálózatba  kapcsolhatók,  több  drága  bevizsgálástól megkímélve  a  felhasználókat. A csillag struktúrájú hálózatban LoRaWAN átjárók tartanak fenn kétirányú adatkapcsolatot a végberendezésekben elhelyezett RN2483 modulokkal, a rádión érkező jeleket IP hálózaton továbbítva az Internetre csatlakoztatott hálózati szerverek számára. A hálózati kiszolgálók az eszközökhöz tartozó alkalmazás szerverekhez továbbítják az adatokat. A rádiós térben és az Interneten  egyaránt  magas  biztonsági  szintet  nyújt  az  egyes  végberendezésekkel  folytatott  egyedi  titkosítási mechanizmus. Három darab egyedi,128 bites AES titkosítást alkalmaznak a rádiós kommunikáció során, amivel magas biztonsági szint garantálható okos fogyasztásmérő órák és egyéb, fokozott biztonsági szintet igénylő alkalmazások számára. Minden hálózati kommunikációt végberendezés kezdeményez, az egyes végberendezések csak az átjárókkal állnak közvetlen kapcsolatban, és sosem továbbítják egymás üzeneteit. Ez egy rendkívül gazdaságos hálózati működést jelent, amit a LoRa átjárók speciális rádióival szolgálnak ki. Ezeket úgy tervezték, hogy akár 5000 végberendezést tudjon kiszolgálni négyzetkilométerenként, így több százezres, vagy milliós számú végberendezés kiszolgálására is alkalmasak.  A hálózat bővülése során az átjárók számának a növelésével, azok növekvő sűrűségén keresztül lehet majd lépést tartani a végberendezések számának a növekedésével.

ChipCAD LoRaWAN hálózat

2015. decemberében próbáltuk ki a LoRaWAN technológiát, a saját irodaépületünk tetejére telepített Kerlink IoT állomás, és a Loriot hálózati kiszolgáló segítségével. Az előzetes műszaki adatok alapján jó eredményt vártunk, de amit tapasztaltunk, túlszárnyalt minden elképzelést. Sok FSK modulációt használó eszközt forgalmaztunk az elmúlt másfél évtizedben, de nem csak forgalmaztuk, hanem le is teszteltük azokat. A LoRaWAN hálózatba kapcsolt eszközök nagyon másként viselkedtek, szabadtéren akár 10km-es távolságról is képesek voltak kommunikálni, míg az irodaépületünkön belül minden ponton elérhetők voltak az összes szinten, beleértve a mélygarázs teljes területét is!

A további próbák során egy Semtech cég által gyártott kompakt, GPS koordinátát adó, és egy Microchip gyártmányú LoRa Mote készüléket használtunk, amiket az autó szélvédője mögött helyeztünk el. Meggyőző volt az első hetek kísérleti időszaka, ezért december végén további LoRa átjárók beszerzését indítottuk el. A Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetemen, valamint az Óbudai Egyetemen találtunk nekik helyet, tőlük kapunk energiát és internet kapcsolatot. Cserében mindkét intézmény saját kutatási és oktatási területen használhatja a LoRa hálózati technológiát. A Semtech GPS szenzort tartalmazó LoRa Mote képességei pár hét múlva kevésnek bizonyultak átfogóbb kísérleteinkhez. A beépített PCB  antenna  mellett  nem  volt  lehetőség  külső  antenna csatlakoztatására,  emiatt autóban  használva  annak haladási iránya  jelentősen  befolyásolta  az áthidalható távolságot.

Emiatt január első felében kifejlesztettünk egy saját Micromite Mote készüléket, amelyik külső antennára kapcsolható, ráadásul egyetlen  hét  alatt létrehozhattuk  a  Mikroelektronika Click paneljeinek a segítségével. Ennek felhasználásával a jövőben egy könnyen módosítható kísérleti platformot is kínálunk majd. A saját  fejlesztésű  Micromite Mote készülékkel  január második felében megmértük a két egyetemi helyszínre telepített, Kerlink IoT állomásokkal bővített hálózatunk lefedettségét, melyet február 4-én megnyitottuk a LoRaWAN hálózati technológia iránt érdeklődő felhasználóink részére is.

A bejárt útvonalak alapján meggyőződtünk arról, hogy Budapest nagy részén elérhető lett, lásd a képen.

2016. novemberében bejelentettük a Micromite GPS LoRa MOTE készüléket, melyet a LoRaWAN hálózati végberendezések tervezői számára hoztuk létre. Használatával a LoRaWAN hálózati működés gyorsan megismerhető, a végberendezések tervezési folyamata lerövidíthető

Saját  LoRaWAN  hálózatunk  létrehozásának  és üzemeltetésének tapasztalatait szívesen továbbadjuk felhasználóinknak. Várjuk  azokat  az  érdeklődőket, akik LoRaWAN  végberendezéseket, saját, privát LoRAWAN hálózat kialakítását tervezik. Részükre a Kerlink IoT állomásait és a felhő alapú Loriot hálózati kiszolgáló szolgáltatást is biztosítjuk.

A Microchip RN2483A LoRa moduljait és fejlesztőeszközeit vásárló partnereink számára három hónapon keresztül ingyenes hozzáférést biztosítunk a hálózatunkhoz. A hálózati működéshez szükséges átjárók céljára a francia Kerlink cég IoT állomásait ajánljuk azoknak, akik saját privát hálózat építésébe szeretnének fogni. Hálózati szoftvermegoldásra a https://www.loriot.io/ felhő alapú szolgáltatást biztosítjuk. A LoRaWAN hálózati technológia gyors elsajátítására és kihasználására jó példa, hogy a hálózat  bejelentését  követő  második  héten megszületett az első hazai termék bejelentése. Az Ecotrade egy hét alatt, LoRaWAN hálózatra épülő,kis fogyasztású  biciklis  nyomkövetőt  készített. http://www.ecotrade.hu/biketrk/index.php

A piacon elérhető LoRaWAN rádiók kínálata IoT alkalmazásához: https://www.loriot.io/lora-end-nodes.html
Átjárók a végberendezések közvetlen Internetre kapcsoláshoz: https://www.loriot.io/lora-gateways.html 
LoRaWAN hálózati technológia: https://www.loriot.io/lora-lorawan-loriot.html

A Microchip LoRaWAN oldala: www.microchip.com/lora
A ChipCAD LoRa eszközei: www.chipcad.hu/lora 
Comments