پروتکل اینترنت اشیا

کلاس بندی در شبکه لورا

LoRaWAN چیست ؟

در حالی که LoRa یک تکنولوژی ارتباط بیسیم است و از نظر مدل های شبکه مربوط به لایه فیزیکی شبکه است، LoRaWAN یک پروتکل است که لایه های بالاتر شبکه را در بر می گیرد. هر چند این پروتکل از تکنولوژی LoRa برای برقراری لینک بین نقاط مختلف استفاده می کند اما این دو عبارت یکسان نیستند و به مفاهیم مختلفی اشاره می کنند.

LoRa فقط به چگونگی ارسال و دریافت امواج رادیویی در فاصله زیاد با مصرف انرژی کم می پردازد اما LoRaWAN به نحوه هم بندی شبکه تشکیل شده بر اساس LoRa و مدیریت نحوه ی تعامل و تبادل پیام بین Gateway ها و Node ها در شبکه می پردازد.

LoRaWAN دارای سه کلاس مختلف از دستگاه های نقطه پایانی (end-point) برای پاسخگویی به نیازهای مختلف منعکس شده در طیف و برد گسترده ای از برنامه ها و اپلیکیشن های کاربردی است:

کلاس A – کمترین توان، دستگاههای پایانی دو طرفه:

کلاس پیش فرض باید توسط تمام دستگاه های نهایی LoRaWAN پشتیبانی شود.

ارتباط کلاس A همیشه توسط دستگاه پایانی آغاز می شود و کاملا ناهمگام است.

هر گونه انتقال uplink میتواند در هر زمانی ارسال شود و همچنین توسط دو downlink کوتاه دنبال میشود.

در صورت نیاز، امکان برقراری ارتباط دو طرفه یا ارسال کامنت یا دستورالعمل برای کنترل شبکه فراهم می شود. این یک پروتکل نوع ALOHA است.

دستگاه های پایانی این قابلیت را دارا خواند بود که توسط برنامه مشخص شده خود وارد حالت خواب بشوند. در حالت خواب با کم شدن قدرت مصرف دستگاه به حداقل میرسد و به همین علت هست که یک باتری برای دستگاه یک یا چند سال کار میکند. همچنین در این حالت دیگر نیازی به شبکه برای بیداری دوره ای دستگاه وجود ندارد. همین علت است که کلاس A کمترین مصرف را در این کلاس بندی پروتکل دارد.

در این کلاس هر موقع که ارتباطی برقرار شود اجازه برقراری آن ارتباط به آن داده میشود.

از آنجا که ارتباط downlink همیشه باید به یک انتقال uplink با برنامه ای که توسط برنامه نهایی دستگاه تعریف می شود پیروی می کند،اگر ارتباط downlink بعدی بیاید باید در سرور شبکه نگهداری شود تا کار پیام قبلی تمام شود.

کلاس B – دستگاه های پایانی دو طرفه با تاخیر قطعی Downlink:

علاوه بر کلاس A ، دستگاه ها در کلاس B با استفاده از موجهای دوره ای همگام با شبکه می شوند و در زمان های برنامه ریزی شده بازه پینگ های downlink را باز می کنند. با استفاده از این مورد شبکه توانایی ارسال ارتباطات downlink را با تاخیر قطعی بدست می آورد، اما همین امر باعث افزایش مصرف انرژی دستگاه پایانی میشود. زمان تاخیر تا ۱۲۸ ثانیه قابل برنامه ریزی است تا با برنامه های مختلف متفاوت باشد، و مصرف انرژی اضافی به اندازه کافی کم است که هنوز هم برای استفاده از باتری برای برنامه ها قابل اعتماد باشد.

کلاس C – کمترین زمان تاخیر، دستگاههای پایانی دو طرفه:

علاوه بر ساختار کلاس  A که از uplink به دنبال دو مسیر downlink میباشد، کلاس C باعث کاهش زمان تأخیر در downlink می شود . چطور؟!!! با نگه داشتن گیرنده دستگاه نهایی در تمام زمان هایی که دستگاه چیزی انتقال نمی دهد (نیمه دو طرفه).

بر اساس این، سرور شبکه می تواند در هر زمان بر اساس فرضیه گیرنده دستگاه پایانی باز شود، بنابراین هیچ تأخیری نمی تواند یک انتقال downlink را شروع کند.

قدرت تخلیه گیرنده (قابل افزایش تا ۵۰mW) قابل سازگاری است و بنابراین کلاس C مناسب برای برنامه های کاربردی است که نیاز به قدرت و مصرف مداوم دارند.

برای دستگاه هایی که از باتری استفاده میکنند، حالت تعویض موقت بین کلاس A و کلاس C امکان پذیر است و برای انجام وظایف متناوب مانند به روز رسانی سیستم عامل از طریق راه دور(OTA) مناسب است.

نکته!!! OTA=Over The Air  به طور خلاصه به معنی بروزرسانی دستگاه ها از طریق اینترنت یا موارد دیگر از طریق فواصل دور است.

نرخ داده در شبکه لورا :

علاوه بر پرش فرکانس، تمام بسته های ارتباطی بین دستگاه های پایانی و دروازه ها و همچنین شامل یک متغیر “سرعت داده” (DR) تنظیم می شوند. انتخاب DR اجازه می دهد تا نقل و انتقال بین دامنه ارتباطات و مدت زمان پیام به صورت داینامیک انجام گردد. همچنین با توجه به طیف گسترده تکنولوژی، ارتباطات با DR های مختلف با یکدیگر تداخل نداشته و مجموعه ای از کانال های مجازی ایجاد میگردد که ظرفیت دروازه را افزایش می دهد. برای افزایش طول عمر باتری دستگاه های پایانی و ظرفیت کلی شبکه، سرور شبکه LoRaWAN تنظیمات DR و توان خروجی RF برای هر دستگاه پایانی را به صورت جداگانه با استفاده از یک روش به اسم  Adaptive Data Rate (ADR) مدیریت می کند.

نرخ بورد LoRaWAN از ۰٫۳ kbps تا ۵۰ kbps متغیر است.

منبع
febiotdiginic
برچسب ها
نمایش بیشتر

نوشته های مشابه

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *

دکمه بازگشت به بالا
بستن