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用于控制照明、锁具和需求响应的 LoRa

使用 LoRaWAN 的局限性 - 对安全性、成本和可靠性的影响。

许多 Link Labs 客户在其以控制为中心的项目中使用 LoRa 进行无线连接。 LoRa 是此类应用的绝佳选择,因为 LoRa 的远距离、高链路预算性质意味着可以使用单个网关覆盖大面积区域,例如整个建筑物、校园或几个城市街区。

大多数客户在决定使用 Symphony Link 之前已尝试将标准 LoRaWAN 协议用于他们的应用程序,这是我们的替代专用网络协议,也是用 LoRa 构建的,针对工业传感和控制进行了优化,并且非常可定制。以下是他们选择 Symphony Link 的原因:

安全:多播。

一次控制多个点需要多播。您可以想象,对于许多基于控制的应用程序,一次控制多个设备很重要。在紧急情况下,可能需要打开一个街区的所有路灯或锁上走廊的每扇门。需求响应应用程序也几乎总是需要多播控制。

这是因为 LoRaWAN 中如何处理加密、身份验证和配置。为每个端点预先配置了一组唯一的密钥/ID,然后存储在 LoRaWAN 服务器中。使用 LoRaWAN 同时寻址多个节点的唯一方法是通过在多个节点之间共享节点标识和密钥集的解决方法。在这种情况下,LoRaWAN 网络认为它正在向单个节点传输下行链路消息,但实际上多个节点可以对其进行解密。这是有问题的,因为它违反了 LoRaWAN 的安全架构,阻止了正确的第 2 层功能(如消息确认),并要求客户在应用层处理寻址和其他功能。 (参见第 11 页 - 在这篇 LoRaWAN 安全文章中)

在 Symphony Link 中,为每个节点建立了多个会话密钥、一个单播密钥和一个或多个多播密钥。这允许单独、成组或跨整个网络对节点进行寻址。这一强大的创新使 Symphony Link 成为具有以控制为中心的用例的客户的绝佳工具。它还使 Symphony Link 能够支持端点设备的无线固件升级。

安装成本:中继器

中继器是在无法直接连接时在终端节点和网关之间中继信号的设备。

虽然有人声称中继器不是必需的,因为 LoRa 的范围非常大(请参阅本文中的 #11),但我们不同意。在许多情况下,具有舒适信号余量的深层建筑物渗透将需要多个 LoRaWAN 网关。

Symphony Link 中继器的工作原理是使用更高的扩展因子将帧头、下行链路、上行链路和中继帧装入一个 Symphony Link 帧内。这将中继器的链路预算降低了 3 dB,但对延迟没有影响。

对于路灯控制或需求响应等应用,将一个中央网关连接到每个社区的一个中继器是一种极具成本效益的架构。这些中继器只需要电源(甚至太阳能),而不需要数据连接。我们的一些客户将中继器组合到终端节点中,以便它们既可以用作控制器又可以用作中继器。

可靠性:多网络干扰和确认

LoRaWAN 被设计为单一运营商大规模网络的协议。因为它被多方以不同的方式使用:

由于所有 LoRaWAN 通道都是共享的,因此任何 LoRaWAN 数据包都可以被范围内的所有网关看到并解调,无论是谁拥有它们。如果在一个区域内有运营商运营的 LoRaWAN 网络和多个私有 LoRaWAN 网络在运营,则所有网络的性能都会因冲突而受到影响。对于控制应用来说,这尤其麻烦,因为可靠性是一个重要的考虑因素。

Symphony Link 使用与 LoRaWAN 不同的调制方案,因此 LoRaWAN 流量不会干扰 Symphony Link。此外,Symphony Link 网络会自动管理频道分配以防止网络之间的同频道干扰。 Symphony Link 可在 900 MHz 频段内同时运行 96 个网络,不受下行链路干扰。

由于所有 Symphony Link 事务均已确认,包括上行链路和下行链路,因此任何丢失的消息都将重复,直到收到为止。

一些注意事项

延迟。 LoRaWAN 中的 C 类下行链路是完全异步的,如果一对一控制是有效的架构,则延迟小于 Symphony Link。这适用于交流供电的应用,因为对于 C 类 LoRaWAN,接收器连续运行,消耗约 10mA。 Symphony Link 使用 1 或 2 秒的帧间隔,因此控制消息的延迟可能高达 2 秒,但通过在 Symphony Link 中使用唤醒通道,电池供电的控制器成为可能。这是锁和其他电池供电控制器的关键功能。

其他 Symphony Link 功能。

虽然不一定对控制应用程序那么重要,但值得一提的是,一些客户也需要这些 Symphony Link 的独特功能:

-时间同步 - 网络范围的时间广播允许时间戳和基于时间的应用程序在端点运行。这在控制应用中也很重要。这样灯就可以被编程为在特定时间打开/关闭,而不是每次都被命令。

-无线固件升级 - 部署后更改应用固件。

-自动配置和加密 - 生产中没有每台设备的密钥管理。

-实时功率和数据速率控制 - 允许节点在 RF 条件快速变化时保持连接,并解决 LoRa 近远问题,其中近节点阻止远节点被听到。

-服务质量 - 允许重要消息在拥塞的网络中优先于较低优先级的消息。

总结:我们理解将免费的 LoRaWAN 系统用于物联网应用程序的吸引力。在控制应用程序的情况下,大多数客户会发现架构受到限制,因为它不是为此目的而设计的。 Symphony Link 的设计以控制为主要用例。如果您有兴趣了解有关 Symphony Link 的更多信息,请与我们联系。



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