未来宽带® LPWAN无线物联网通讯系统

(以下方案由上海未来宽带技术股份有限公司提供)

LoRa无线物联网技术

LoRa 是由Semtech公司开发的一种基于1GHz以下的新型超长距低功耗数据传输技术。该技术使用特殊的扩频调制技术,大大提升了物理层通讯的性能,并且其省电能力相比GSM和传统的Sub-GHz技术有了明显的改进。LoRa使用一种特殊的扩频技术,这使得不同扩频序列的终端即使使用相同的频率同时发送也不会相互干扰。在此基础上研发的集中器/网关能够并行接收并处理多个节点的数据,大大扩展了系统容量。基于该技术的测距和定位功能将会推动它在物联网领域的大规模应用。

 

LoRaWAN广域无线物联网

2015年LoRa联盟发布LoRaWAN技术规范,成为LPWAN(低功耗长距离广域网)的重要技术标准之一,遵循LoRaWAN规范的设备具有良好的互操作性。完全符合LoRaWAN标准的通讯网关可以接入5到10公里内上万个无线传感器通讯节点,其效率远远高于传统的点对点轮询通讯模式,也能大幅度降低节点通讯功耗。

LoRaWAN方案具有如下特性:

未来宽带公司基于LoRa技术自主研制的LPWAN无线物联网通讯系统解决方案,完全符合LoRaWAN技术规范。

 

未来宽带® LPWAN无线物联网通讯系统应用范围:

  • 无线计量和无线智能电网
  • 水表、气表、热表等居民计量表具无线远传自动抄表
  • 物流跟踪、仓库巡检、电子标签等
  • 工业仪器仪表无线数据采集和控制
  • 道路交通信息化设备无线数据采集和控制
  • 矿山石油等野外设备无线遥控
  • 住宅与建筑物控制(智能家居)
  • 无线报警与安全系统
  • 无线传感器网络

       

智能路灯                                                智能水务

 

智能安防

未来宽带® LoRa终端节点模块

01 贴片式节点模块LRMA2204

未来宽带® LRMA2204是基于semtech公司SX127X无线收发芯片设计,高性能、超低功耗、超长距离LoRa射频通讯模块。本模块集成了STM32低功耗MCU,内置LoRaWAN协议栈,符合LoRa联盟发布的LoRaWAN规范Class A标准,适合低功耗、超长距离、低速率无线应用。模块可通过贴片焊接方式嵌入客户的物联网传感终端设备。

  

 

*未来宽带® LoRa终端节点模块在抑制同频干扰的性能方面具有明显优势,解决了传统设计方案无法同时兼顾距离、抗扰和功耗的弊端。同样的楼宇、工业应用等环境,性能优于使用传统调制方式(FSK、2-FSK、4-FSK、GFSK、PSK、ASK、OOK 等)工作的射频产品,在恶劣的噪声环境下(电表中、电机旁等强干扰源附近,电梯井、矿井、地下室等天然屏蔽环境)优势尤为明显。完美解决了小数据量在复杂环境中的超远距通信问题。

 

未来宽带® LoRa网关设备

01 室外型LoRa网关LRGW200-B

未来宽带® LRGW200-B是基于semtech公司SX1301+SX1255无线收发芯片组设计,高性能、超低功耗、超长距离LoRa射频
通讯网关设备,实现与LoRa节点设备的LoRa数据通讯以及与LoRaWAN网络服务器的IP数据通讯,以及通讯载荷数据
在LoRa协议与IP协议的相互转换。

   

 

未来宽带® LoRaWAN物联网运营支撑平台

未来宽带自主研发的 “StarCloud”TM是国内较早符合LoRa联盟制定的LoRaWAN NetWorkServer技术规范的LPWAN物联网运营支撑平台。“StarCloud”可以部署在公有云,或者客户的私有云上,提供LPWAN网络的运营支撑。

其中的LoRaWAN网络服务器负责管理整个网络的MAC层通信协议。按照物联网不同应用场景,支持LoRaWAN定义的三种不同的省电传输模式,按照功耗由低到高分别是:

1. 双向通信终端设备(ClassA)

在终端设备发送一个上行传输信号后才能与服务器进行下行通信,与服务器任何时候的下行通信都只能是在上行通信之后。

2. 预定义接收时隙的双向通信终端设备(ClassB)

终端设备会在预设时间中开放多余的接收窗口。

3. 按需接收时隙的双向通信设备(Class C)

终端设备几乎持续开放接收窗口,只在进行数据传输时关闭接收窗口。

 

“StarCloud”提供终端节点接入鉴权、网关接入控制、LoRaWAN协议解析、数据传输、数据加解密、数据格式转换等功能,实现对诸多网关、终端节点进行统一管理。

1. 鉴权
对符合LoRaWAN标准的终端模块、网关进行鉴权。凡是符合LoRaWAN标准的模块、网关均能接入LoRaWAN网络,互联互通存在一个鉴权的过程,该鉴权功能在网络服务器“StarCloud”上实现。
2. 数据传输与管理
实现“网关—网络服务器—应用服务器”间数据的双向传输、多次加密,以及传输流量统计、传输状态监测。
“StarCloud”作为网关与云端的协议处理器,能实现“网关—网络服务器—应用服务器”间数据的双向传输、多次加密(以确保传输的安全性),并能进行传输流量统计、传输状态监测。
3. 网关管理与配置
对网关进行频点配置、网关状态信息上报等。
选择最有效的下行网关,将“响应”高效发送到模块终端,提高整个网络效率。“StarCloud”除了支持控制网关的鉴权接入外,还能对网关进行频点配置、网关状态信息上报等。在一个大型网络中,多个网关可连接到同一个LoRaWAN网络服务器中,“StarCloud”能将接收到的重复信号进行鉴别,剔出无效的数据,并选择最有效的下行网关,将“响应”高效地发送到模块终端,提高下行利用率,从而提高整个网络利用率。
4. 终端节点管理与配置
支持识别不同终端节点,对节点做出允许接入/拒绝接入响应,并能空中激活终端节点。
可通过配置终端节点的占空比等,对终端节点进行远程调控。
可实现终端速率自适应(ADR)与漫游(支持终端在不同网关覆盖范围内自由移动)。
“StarCloud”支持识别不同终端节点,对节点做出允许接入/拒绝接入响应,并能空中激活终端节点。
“StarCloud”可通过配置终端节点的占空比等,对终端节点进行远程调控。
“StarCloud”可实现终端速率自适应(ADR)与漫游(支持终端在不同网关覆盖范围内自由移动)。
5. 应用服务器通信
进行数据格式转换与数据转发,以满足不同应用服务器间数据共享或传输的要求。
配合应用服务器实现计费管理,用户管理,流量控制,数据存储,大数据分析,数据可视化等功能。“StarCloud”能进行数据格式转换与数据转发,以满足不同应用服务器间数据共享或传输的要求。此外还能与配合应用服务器实现计费管理,用户管理,流量控制,数据存储,大数据分析,数据可视化等功能。
6. 网络管理
“StarCloud”作为LoRaWAN物联网运营支撑平台,同时具备LoRaWAN网络管理能力,包括:网络拓扑自动生成及管理, 设备及链路状态管理、数据统计管理、报表管理、日志管理、用户管理等功能。

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