제어용 LoRa- 조명, 잠금 장치 및 수요 반응

LoRaWAN 사용의 제한 사항- 보안, 비용 및 안정성에 영향을 줍니다.

많은 Link Labs 고객은 제어 중심 프로젝트에서 무선 연결을 위해 LoRa를 사용합니다. LoRa의 장거리, 높은 링크 예산 특성은 전체 건물, 캠퍼스 또는 여러 도시 블록과 같은 넓은 영역을 단일 게이트웨이로 덮을 수 있음을 의미하기 때문에 LoRa는 이러한 애플리케이션에 탁월한 선택입니다.

대부분의 고객은 산업용 감지 및 제어에 최적화되어 있으며 사용자 정의가 가능한 LoRa로 구축된 당사의 대체 사설 네트워크 프로토콜인 Symphony Link를 사용하기로 결정하기 전에 애플리케이션에 표준 LoRaWAN 프로토콜을 사용하려고 시도했습니다. 그들이 Symphony Link를 선택한 이유는 다음과 같습니다.

보안:멀티캐스트.

한 번에 여러 지점을 제어하려면 멀티캐스트가 필요합니다. 많은 제어 기반 응용 프로그램에서 한 번에 둘 이상의 장치를 제어하는 ​​것이 중요하다고 상상할 수 있습니다. 비상 시 한 블록의 모든 가로등을 켜거나 복도의 모든 문을 잠가야 할 수도 있습니다. 수요 응답 애플리케이션도 거의 항상 멀티캐스트 제어도 필요합니다.

이는 LoRaWAN에서 암호화, 인증 및 프로비저닝이 처리되는 방식 때문입니다. 고유한 키/ID 세트는 각 끝점에 대해 미리 구성된 다음 LoRaWAN 서버에 저장됩니다. LoRaWAN을 사용하여 한 번에 여러 노드를 처리하는 유일한 방법은 노드 ID와 키 세트가 여러 노드 간에 공유되는 문제를 해결하는 것입니다. 이 경우 LoRaWAN 네트워크는 하향링크 메시지를 단일 노드로 전송한다고 생각하지만 실제로는 여러 노드에서 이를 복호화할 수 있습니다. 이는 LoRaWAN의 보안 아키텍처를 위반하고 적절한 계층 2 기능(예:메시지 승인)을 방지하고 고객이 애플리케이션 계층에서 주소 지정 및 기타 기능을 처리하도록 요구하기 때문에 문제가 됩니다. (11페이지 참조 - 이 LoRaWAN 보안 기사)

Symphony Link에는 각 노드에 대해 설정된 여러 세션 키, 유니캐스트 키 및 하나 이상의 멀티캐스트 키가 있습니다. 이를 통해 노드를 개별적으로, 그룹으로 또는 전체 네트워크에서 처리할 수 있습니다. 이 강력한 혁신 덕분에 Symphony Link는 제어 중심 사용 사례가 있는 고객에게 훌륭한 도구가 되었습니다. 이것은 또한 Symphony Link가 엔드포인트 장치의 무선 펌웨어 업그레이드를 지원할 수 있도록 합니다.
<강한>
설치 비용:리피터

리피터는 직접 연결이 불가능할 때 종단 노드와 게이트웨이 사이에 신호를 중계하는 장치입니다.

LoRa의 범위가 너무 커서 중계기가 필요하지 않다는 주장이 있지만(이 기사의 #11 참조), 우리는 동의하지 않습니다. 편안한 신호 마진으로 건물 깊숙이 침투하려면 많은 경우에 여러 LoRaWAN 게이트웨이가 필요합니다.

Symphony Link 중계기는 하나의 더 높은 확산 계수를 사용하여 하나의 Symphony Link 프레임 내부에 프레임 헤더, 다운링크, 업링크 및 릴레이 프레임을 맞추는 방식으로 작동합니다. 이렇게 하면 중계기의 링크 예산이 3dB 감소하지만 지연 시간에는 영향을 미치지 않습니다.

가로등 제어 또는 수요 응답과 같은 애플리케이션의 경우 하나의 중앙 게이트웨이를 이웃당 하나의 중계기에 연결하는 것은 매우 비용 효율적인 아키텍처입니다. 이러한 중계기는 데이터 연결이 아닌 전원(태양광 발전 포함)만 필요합니다. 일부 고객은 리피터를 엔드노드에 결합하여 컨트롤러와 리피터의 기능을 모두 수행할 수 있습니다.

신뢰성:다중 네트워크 간섭 및 승인

LoRaWAN은 단일 사업자 대규모 네트워크를 위한 프로토콜로 설계되었습니다. 대신 여러 당사자가 다른 방식으로 사용하기 때문에:

모든 LoRaWAN 채널이 공유되기 때문에 모든 LoRaWAN 패킷은 소유자에 관계없이 범위 내의 모든 게이트웨이에서 확인 및 복조됩니다. 통신사가 운영하는 LoRaWAN 네트워크와 여러 개의 사설 LoRaWAN 네트워크가 한 지역에서 운영되는 경우 충돌로 인해 모든 네트워크의 성능이 저하됩니다. 제어 응용 프로그램의 경우 안정성이 중요한 고려 사항이므로 특히 문제가 됩니다.

Symphony Link는 LoRaWAN과 다른 변조 방식을 사용하므로 LoRaWAN 트래픽이 Symphony Link를 방해하지 않습니다. 또한 Symphony Link 네트워크는 자동으로 채널 할당을 관리하여 네트워크 간의 동일 채널 간섭을 방지합니다. Symphony Link는 다운링크 간섭 없이 900MHz 대역에서 96개의 동시 네트워크를 운영할 수 있습니다.

모든 Symphony Link 트랜잭션은 업링크 및 다운링크 모두 승인되므로 누락된 메시지는 수신될 때까지 반복됩니다.

몇 가지 고려사항

지연 시간. LoRaWAN의 클래스 C 다운링크는 완전히 비동기식이며 일대일 제어가 작동하는 아키텍처인 경우 지연 시간은 심포니 링크보다 짧습니다. Class C LoRaWAN의 경우 수신기가 지속적으로 실행되어 ~10mA를 소모하므로 AC 전원 애플리케이션에서 작동합니다. Symphony Link는 1초 또는 2초의 프레임 간격을 사용하므로 제어 메시지의 대기 시간은 최대 2초일 수 있지만 Symphony Link의 웨이크업 채널을 사용하면 배터리 전원 컨트롤러가 가능합니다. 이것은 잠금 장치 및 기타 배터리 구동식 컨트롤러의 핵심 기능입니다.

기타 심포니 링크 기능.

애플리케이션을 제어하는 ​​것만큼 중요하지는 않지만 일부 고객은 다음과 같은 Symphony Link 고유 기능도 필요로 한다는 점을 언급할 가치가 있습니다.

-시간 동기화 - 네트워크 전체 시간 브로드캐스트를 통해 타임 스탬프 및 시간 기반 응용 프로그램을 끝점에서 실행할 수 있습니다. 이는 제어 애플리케이션에서도 중요할 수 있습니다. 그렇게 하면 매번 명령을 내리는 대신 특정 시간에 켜지거나 꺼지도록 조명을 프로그래밍할 수 있습니다.

-무선 펌웨어 업그레이드 - 배포 후 애플리케이션 펌웨어를 변경합니다.

-자동 프로비저닝 및 암호화 - 프로덕션에서 장치별 키 관리가 없습니다.

-실시간 전력 및 데이터 속도 제어 - RF 조건이 빠르게 변하는 경우 노드가 연결된 상태를 유지하고, 가까운 노드가 먼 노드가 들리지 않도록 하는 LoRa 근거리 문제를 해결합니다.

-서비스 품질 - 혼잡한 네트워크에서 중요한 메시지가 낮은 우선순위 메시지보다 우선순위를 갖도록 허용합니다.

결론:IoT 애플리케이션에 무료 LoRaWAN 시스템을 사용하는 것의 매력을 이해합니다. 제어 애플리케이션의 경우 대부분의 고객은 아키텍처가 이러한 목적을 위해 설계되지 않았기 때문에 제한적이라는 것을 알게 될 것입니다. Symphony Link는 제어를 기본 사용 사례로 사용하여 설계되었습니다. Symphony Link에 대해 더 알고 싶으시면 연락주세요.