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Architecture de réseau LoRa: LoRaWAN

Architecture de réseau LoRa: LoRaWAN

Le réseau LoRa utilise un réseau de télécommunications appelé LoRaWAN qui assure le routage des données depuis le nœud d'extrémité via une passerelle LoRaWAN vers les entités requises. LoRaWAN définit également la manière dont les données sont envoyées sur le réseau, détaillant les réponses des passerelles LoRaWAN et du serveur réseau LoRa.

De la même manière qu'un réseau cellulaire a un réseau câblé ou un réseau central, il en va de même pour LoRa, souvent appelé LoRaWAN.

Architecture de réseau LoRa

Un réseau LoRa se compose de plusieurs éléments:

  • Points finaux: Les points d'extrémité sont les éléments du réseau LoRa où la détection ou le contrôle est effectué. Ils sont normalement situés à distance.
  • Passerelle LoRa: La passerelle reçoit les communications des points d'extrémité LoRa, puis les transfère sur le système de liaison. Cette partie du réseau LoRa peut être Ethernet, cellulaire ou toute autre liaison de télécommunications filaire ou sans fil. Les passerelles sont connectées au serveur réseau à l'aide de connexions IP standard. De cette manière, les données utilisent un protocole standard, mais peuvent être connectées à n'importe quel réseau de télécommunications, public ou privé. Compte tenu de la similitude d'un réseau LoRa avec celui d'un réseau cellulaire, les passerelles LoRaWAN peuvent souvent être colocalisées avec une station de base cellulaire. De cette manière, ils peuvent utiliser la capacité de réserve sur le réseau de liaison.
  • Serveur réseau LoRa: Le serveur de réseau LoRa gère le réseau et dans le cadre de sa fonction, il agit pour éliminer les paquets en double, planifie l'accusé de réception et adapte les débits de données. Compte tenu de la manière dont il peut être déployé et connecté, il est très facile de déployer un réseau LoRa.
  • Ordinateur distant: un ordinateur distant peut alors contrôler les actions des terminaux ou collecter des données à partir d'eux - le réseau LoRa étant presque transparent.

En termes d'architecture réelle du réseau LoRa, les nœuds sont généralement dans une topologie en étoile avec des passerelles formant un pont transparent. Ces relais relaient les messages entre les terminaux et un serveur de réseau central dans le backend.

La communication avec les nœuds d'extrémité est généralement bidirectionnelle, mais il est également possible de prendre en charge une opération de multidiffusion, ce qui est utile pour des fonctionnalités telles que des mises à niveau logicielles et similaires ou d'autres messages de distribution de masse.

Classes de points de terminaison LoRaWAN

Il existe de nombreux besoins différents pour les points de terminaison LoRa. En conséquence, le LoRaWAN prend en charge trois classes de terminaux:

  • Classe A - terminaux bidirectionnels:Les terminaux de classe A LoRaWAN fournissent des communications bidirectionnelles. Pour ce faire, chaque transmission de point d'extrémité est suivie de deux courtes fenêtres de réception de liaison descendante. L'intervalle de transmission programmé par le point final particulier est basé sur les besoins du point final et il existe également une petite variation déterminée en utilisant une base de temps aléatoire.

    Le fonctionnement LoRa de classe A offre l'option de puissance la plus basse pour les points d'extrémité qui ne nécessitent qu'une communication de liaison descendante du serveur peu de temps après que le périphérique final a envoyé une transmission de liaison montante. Les communications de liaison descendante du serveur à tout autre moment attendent la prochaine heure de liaison montante planifiée.

  • Classe B - périphériques d'extrémité bidirectionnels avec créneaux de réception programmés:Les appareils LoRa de classe B fournissent la fonctionnalité de classe A et en plus de cela, ils ouvrent des fenêtres de réception supplémentaires à des heures programmées. Pour réaliser la synchronisation requise à partir du réseau, le point final reçoit une balise synchronisée dans le temps de la passerelle. Cela permet au serveur de savoir quand le périphérique final écoute.
  • Classe C - périphériques d'extrémité bidirectionnels avec emplacements de réception maximaux:Les appareils LoRa de classe C offrent des fenêtres de réception presque continuellement ouvertes. Ils ne se ferment que lorsque le point final transmet. Ce type de point d'extrémité convient lorsque de grandes quantités de données doivent être reçues plutôt que transmises.

Messagerie LoRa

Lorsque des messages sont transmis sur le réseau LoRaWAN par un appareil terminal, ils sont reçus par toutes les stations de base LoRa qui sont à portée. Cette capacité améliore la résilience du réseau, améliorant le nombre de messages reçus avec succès.

Bien que le fait d'avoir plusieurs stations de base LoRa dans une zone augmente les dépenses en capital de déploiement, cela améliore les performances et lors de la planification d'un réseau, un compromis doit être fait entre les performances et le coût.

Les instances de réception redondantes ou multiples sont filtrées dans le réseau par le serveur LoRa, ce qui permet également de vérifier la sécurité des messages.

Le serveur LoRa envoie également des accusés de réception au terminal, ainsi que l'envoi du message au serveur d'applications correspondant.

En plus de tout cela, le serveur LoRa est également capable de fournir des informations de localisation sur les périphériques finaux. Il utilise une technique appelée TDOA, différence de temps d'arrivée et cela peut être réalisé car il y a une synchronisation temporelle très précise entre les différentes stations de base.

La capacité du réseau LoRa à prendre en charge la réception multiple des mêmes messages par différentes stations de base facilite également le transfert entre les stations de base si le nœud est mobile.

Sécurité du réseau LoRa

La question de la sécurité des réseaux devient de plus en plus importante. En tant que tels, les réseaux LoRa nécessitent des niveaux de sécurité élevés pour éviter toute perturbation des systèmes.

Pour atteindre les niveaux de sécurité requis pour les réseaux LoRa, plusieurs couches de cryptage ont été utilisées:

  • Clé réseau unique (EUI64) et assurer la sécurité au niveau du réseau
  • La clé d'application unique (EUI64) garantit la sécurité de bout en bout au niveau de l'application
  • Clé spécifique à l'appareil (EUI128)

L'utilisation de ces couches de cryptage garantit que le réseau LoRa reste suffisamment sécurisé.

Le réseau LoRaWAN fournit la connectivité requise, permettant aux points d'extrémité LoRa de transmettre des données via l'interface sans fil à la passerelle, puis à la destination souhaitée.

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Voir la vidéo: LoRa, le réseau bas débit dOrange dédié aux objets connectés (Octobre 2020).