LPWAN

همانطور که در نمودار نشان داده شده است، برای یک فناوری بی سیم نمی توان تمام الزامات اینترنت اشیا را برآورده کرد.

LPWAN چیست؟ خوب، فناوری LPWAN تقریباً به طور انحصاری نیازهای برنامه‌هایی را برآورده می‌کند که به انتقال بی‌سیم مقادیر کمی داده، فقط چند بار در روز و در فواصل طولانی نیاز دارند.

شبکه‌های LPWAN اغلب با شبکه‌های حسگر جغرافیایی دور و دستگاه‌هایی مرتبط هستند که به اطلاعات کمی در مورد وضعیت خود نیاز دارند یا می‌توانند اطلاعات کمی را منتقل کنند.

ISM

از طرف دیگر، نکته فنی جالبی که باید در مورد LPWAN به آن اشاره کرد، باند فرکانس رادیویی است که معمولاً در آن کار می کند.

محصولات مختلفی که LPWAN پیاده‌سازی می‌کند در اروپا در باند ISM (صنعتی، علمی و پزشکی) کار می‌کنند که نشان‌دهنده طیفی است که در سطح بین‌المللی برای استفاده غیرتجاری مرتبط با صنعت، علم و خدمات پزشکی محفوظ است.

این باند از این جهت حائز اهمیت است که این گروه از فرکانس‌ها را می‌توان بدون هزینه مجوز استفاده کرد، البته تا زمانی که محدودیت‌های سطح توان ارسالی رعایت شود.

این نشان‌دهنده تفاوت دیگری بین LPWAN و فن‌آوری‌های سلولی است، به عنوان مثال، در جایی که باید برای حق ارسال در یک فرکانس خاص پرداخت شود.

لطفا توجه داشته باشید که برای LPWAN بسته به منطقه ای که در آن قرار دارید، در فرکانس استفاده شده تفاوت وجود دارد، در اروپا از باند بین 867 تا 869 مگاهرتز، در ایالات متحده از باند بین 902 تا 928 مگاهرتز استفاده می شود و در آسیا بستگی به کشور دارد، در مورد ژاپن از باند بین 920 تا 925 مگاهرتز استفاده می شود.

استفاده از فرکانس‌های مختلف به این معنی است که دستگاه‌های سخت‌افزاری را می‌توان در کشورهای مختلف استفاده کرد، اما برای اینکه بتوانند در فرکانس خاصی کار کنند، نیاز به تنظیم نرم‌افزاری دارند.

معایب LPWAN

معایبی که می توان به آنها اشاره کرد موارد زیر است:

سرعت انتقال کم اجازه نمی دهد تا حجم زیادی از داده ها را مدیریت کنید، بنابراین عناصری مانند عکس ها و فیلم ها به طور کامل کنار گذاشته می شوند. همانطور که قبلاً نیز اشاره کردیم، LPWAN امکان ایجاد شبکه های حسگر و دستگاه را فراهم می کند، اما باید بگوییم که حتی در این شبکه ها حجم داده های تله متری قابل انتقال نمی تواند خیلی زیاد باشد، که عناصر بسیار پیچیده یا مواردی که به اطلاعات زیادی نیاز دارند را رد می کند.
گزارش‌هایی از مشکلات تضعیف سیگنال وجود دارد که شبکه LPWAN شامل دستگاه‌هایی است که در ساختمان‌ها قرار دارند یا توسط عناصر فیزیکی جدا شده‌اند و در فضاهای باز با خطوط دید ایمن کارآمدتر عمل می‌کنند.
اتصال بین دستگاه ها و برنامه یا سرور آن ثابت نیست و می تواند یک طرفه باشد. از دستگاه گرفته تا یک عنصر ضبط، که کنترل حرکت اشیا را در زمان واقعی دشوار می کند.
عنصر دیگری که پیاده سازی های LPWAN باید با آن سروکار داشته باشند قابلیت اطمینان انتقال است.

پیاده سازی های LPWAN فرآیندهای رمزگذاری و احراز هویت مختلفی را برای رفع این ضعف پروتکل معرفی می کنند.

پیاده سازی LPWAN

چندین پیاده سازی از پروتکل LPWAN، مانند Sigfox، NB-IoT، Weightless، RPMA و LoRaWAN وجود دارد که به چند مورد اشاره می کنیم. تفاوت های زیادی بین هر یک از آنها از نظر طرح مدولاسیون، محدوده جغرافیایی، میزان داده های ارسال شده و قابلیت های رمزگذاری و احراز هویت آنها وجود دارد.

در اینجا ما یک بررسی کلی از پیاده‌سازی LoRaWAN با ایده شفاف‌سازی معماری آن پیشنهاد می‌کنیم که به ما در درک بقیه پیاده‌سازی‌ها کمک می‌کند.

خواننده می‌تواند در بسیاری از کتاب‌شناسی‌ها واژه‌های LoRa و LoRaWAN را بیابد که به طرق مختلف استفاده می‌شوند، اما در واقع آنها یکسان نیستند:

LoRa یک طرح مدولاسیون سیگنال فرکانس رادیویی است که توسط Semtech Corporation ایجاد شده است. این شرکت از دیگر عناصر تراشه های LoRa را طراحی و تولید می کند که به عنوان پایه فیزیکی شبکه های LoRaWAN مورد استفاده قرار می گیرد.

LoRaWAN پیاده سازی پروتکل LPWAN با استفاده از فناوری LoRa است. LoraWAN توسط به اصطلاح LoRa Alliance متشکل از Cisco، IBM و Orange و غیره توسعه یافته است. می‌توانیم LoRaWAN را به‌عنوان تعریف پروتکل و معماری شبکه ببینیم که برنامه‌ها مستقیماً بر روی آن تعامل خواهند داشت.

شکل زیر معماری LoRaWAN را نشان می دهد: