Современная электроника №4/2024

СОВРЕМЕННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ 18 WWW.SOEL.RU СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА • № 4 / 2024 Особенности построения сетей IoT на базе протокола LoRaWAN В данной статье рассказано о том , какими методами и с помощью каких технических решений при соблюдении всех ограничений протокола LoRaWAN можно обеспечить довольно высокую информационную насыщенность и функциональность на примере реализации разработанного в нашей компании решения « К - СБиК » (« Компонента – Система Безопасности и Контроля »). В частности , рассмотрены методы снижения загруженности эфира благодаря использованию локальной нейросети и специальной логики обмена данными . Алексей Ищенко Введение Для построения различных инфор - мационных систем мониторинга и кон - троля , объединяющих большое число датчиков , сенсоров и прочих « умных » устройств , в последние годы всё чаще используют вместо привычных и дав - но освоенных технологий широкопо - лосной передачи данных – таких как Wi-Fi и GPRS/UMTS/LTE – специали - зированные технологии и протоколы , обеспечивающие выделение телеме - трических данных из общего инфор - мационного потока . Это позволило не только разгрузить традиционные сети связи общего доступа , но и организо - вать для передачи телеметрических данных более приспособленную сре - ду . Такое сочетание специализирован - ных протоколов и специализирован - ного оборудования получило название « Интернет вещей ». Нужно заметить , что под « вещами » в данном случае подразумеваются разно - го рода электронные устройства , пред - назначенные для сбора в автоматиче - ском режиме , т . е . без участия человека , различных данных , возможно , предва - рительной их обработки и дальнейшей передачи результата на некий сервер , где уже будет выполняться финальная обработка всех этих данных перед тем , как результат будет представлен чело - веку . Устройствам такого рода не нуж - ны ни высокая скорость передачи боль - шого объёма данных , ни постоянное подключение к серверу , ни одинаковые полосы для скачивания и выгрузки , так как чаще всего обмен идёт только в одну сторону : от устройства к серверу . При этом одним из главных требова - ний к таким устройствам является мак - симальное время автономной работы – до одного года , а лучше несколько лет от одного элемента питания . Этим основным требованием обусловлено несколько дополнительных : ● ограничение на излучаемую мощ - ность , которая не должна быть боль - ше необходимой для работы на теку - щей дистанции ; ● снижение объёма передаваемой ин - формации до минимально возмож - ного ; ● снижение скорости передачи дан - ных ; ● как можно более редкое вещание в эфире . Нужно отметить , что на том этапе развития микроэлектроники , когда подобные устройства стали появлять - ся массово , а следовательно , возникла потребность в унификации их харак - теристик и стандартизации способов взаимодействия между собой , как отдельными фирмами , так и целы - ми консорциумами , начали разраба - тываться и обеспечивающие подоб - ное взаимодействие и учитывающие все требования Интернета вещей спе - циализированные коммуникацион - ные протоколы , которых к настояще - му моменту насчитывается уже более десятка . Часть из них были и остаются проприетарными , то есть используют - ся ограниченно , но есть и достаточно большое число открытых протоко - лов , использовать которые разрешено всем без какого - либо дополнительно - го лицензирования . Обсуждаемый протокол LoRaWAN как раз и разрабатывался с учётом всех требований Интернета вещей , которые перечислены выше , и является одним из нелицензируемых , т . е . бесплатных в использовании , протоколов . По раз - личным оценкам , в некоторых регио - нах мира до половины всех текущих устройств из Интернета вещей созда - но именно на базе этого стандарта . Для работы с этим протоколом выпускается очень широкая номенклатура различ - ных ЧИПов , а также доступно бесплат - ное ПО , обеспечивающее поддержку протокола в мобильных устройствах . Стандарт содержит целый ряд тре - бований , ограничений и процедур , направленных на снижение време - ни занятия эфира каждым отдель - ным устройством в частности и повы - шения общей эффективности работы всей системы в целом . В частности , этим стандартом предусматриваются ограничения , приведённые в табл . 1. Приказом от 22 декабря 2023 г . Рос - стандарт утвердил ГОСТ Р 71168- 2023 « Информационные техноло - гии . Интернет вещей . Спецификация LoRaWAN RU». Стандарт начнёт действовать с 1 июля 2024 года . Что это означает ? Принятие этого ГОСТ фактически легализует примене - ние устройств , созданных на базе LoRaWAN на территории России , – раз - умеется , при условии соблюдения про - изводителем локальных российских требований . Иными словами , теперь информационные системы на базе протокола LoRaWAN могут использо - ваться не только в отдельных коммер - ческих проектах , но при условии соот - ветствия региональным требованиям протокола LoRaWAN RU могут приме - няться и в более ответственных проек - тах , вплоть до государственных . Но даже для неискушённого в радио - технике специалиста после ознаком - ления с вышеизложенными цифра - ми становится очевидным , что разли - чия между обычным , если так можно выразиться , « Интернетом общего поль - зования » и Интернетом вещей – ра - зительны . И возникает вопрос : можно Табл . 1. Некоторые характеристики устройств стандарта LoRaWAN Скорость передачи данных от 0,3 до 50 Кбит / с Объём передаваемых данных В зависимости от выбранной скорости передачи данных – от 51 до 242 байт Максимальная излучаемая мощность Не более 25 мВт Время нахождения в эфире < 1%