LoRa-Plattform vereinfacht Design, reduziert Stücklisten

Die Entwicklung des IoT (Internet of Things) bringt Designherausforderungen mit sich, die viele Unternehmen zu lösen versuchen, indem sie Designern entsprechende Tools zur Verfügung stellen. In den nächsten zehn Jahren werden über 500 Milliarden Geräte mit dem Internet verbunden sein, und es bedarf einer robusten Unternehmensstrategie, um Geräte mit Standortfähigkeit und angemessenem Energiemanagement auszustatten.

IoT wird sich auf alle Aspekte des täglichen Lebens auswirken und eine Reihe unvorstellbarer Anwendungen abdecken:von tragbaren vernetzten Geräten über eine Vielzahl von Asset-Management-, Überwachungsanwendungen bis hin zu Sensoren, die mit einem oder mehreren Gateways über Entfernungen von bis zu mehreren Kilometern kommunizieren können.

Diese Geräte sind in der Regel für einen Dauerbetrieb von bis zu acht Jahren vorgesehen. Es ist daher notwendig, die Netzwerkkonnektivität auszuwählen, die während dieses Zeitraums unterstützt wird. Typische IoT-Anwendungen erfordern keine kontinuierliche Datenübertragung – nur in bestimmten Situationen, abhängig von der Art der zu messenden Parameter. Und sie erfordern keine hohen Bitraten. Diese Eigenschaften werden von LPWAN-Technologien (Low Power Wide Area Networks) erfüllt, die eine geringe Übertragungsleistung erfordern und eine hervorragende Abdeckung und Skalierbarkeit bieten.

Semtech Corp. hat die auf LoRa basierende LoRa Edge-Plattform veröffentlicht, um eine breite Palette von Anwendungen zu ermöglichen und das Management einer Vielzahl von Sensoren zu revolutionieren. Die Plattform integriert einen LoRa-Transceiver mit extrem geringem Stromverbrauch, GNSS- und Wi-Fi-Scantechnologien. Die Kombination von Lora-Technologie und Cloud-Lösungen mit Geolokalisierung bietet das richtige Gleichgewicht zwischen Standortgenauigkeit und geringem Stromverbrauch, wodurch Systemkosten und Komplexität optimiert werden. Durch den Wegfall inkrementeller GNSS- und Wi-Fi-Komponenten reduziert LoRa Edge die Stücklistenkosten.

Die LoRa-Technologie verfügt über bedeutende technische Referenzen und wird bereits in Anwendungen eingesetzt, die eine zuverlässige Kommunikationsfähigkeit über Entfernungen von mehreren Kilometern erfordern, wie z. B. drahtlose Instrumentenauslesung und Straßenbeleuchtungssteuerungssysteme. Diese Sub-GHz-Technologie unterstützt Datenraten von 0,3 kbps bis 50 kbps, je nach Entfernung und Nachrichtendauer. Die Übertragungsentfernung kann bis zu 15-20 Kilometer betragen. Selbst in einer urbanen Umgebung mit hoher Dichte sind Kommunikationsentfernungen von mehr als 2 Kilometern erreichbar.

„LoRa ist eine große Reichweite, Sie brauchen nicht viele Basisstations-Repeater, die Leute können eine öffentliche, private Netzwerklösung basierend auf LoRa haben, die wirklich für Tracking-Anwendungen verwendet wird“, sagte Olivier Beaujard, Senior Director LoRa Ecosystem bei Semtech . „Aber am wichtigsten ist, dass LoRa extrem stromsparend ist. Und was bedeutet das? Die Leute können einen sehr kleinen Tracker, einen sehr kleinen Tracker und eine kleine Batterie verwenden.“

„LoRa hat einen extrem geringen Stromverbrauch, und dies wurde in vielen Anwendungsfällen in den Bereichen Strom, Wasser und Gas bewiesen. In der Vermögensverwaltung macht es in vielen Situationen einen Unterschied“, sagte Beaujard.

LoRa (Long Range) ist eine Technologie mit einem aus zwei Schichten bestehenden Stack. Die erste Schicht des LoRa-Stacks ist die physikalische Schicht (PHY), die eine proprietäre Modulation verwendet, die vom Chirp Spread Spectrum (CSS) abgeleitet ist, während die zweite Schicht das Protokoll für die MAC-Schicht (Media Access Control) namens LoRaWAN ist.

Ein LoRa-Netzwerk enthält Gateways, um sich mit dem zentralen Netzwerkserver zu verbinden. Endpunkte kommunizieren mit einer sternförmigen Netzwerktopologie über eine drahtlose Single-Hop-Verbindung zu Gateways mit der Möglichkeit, sich mit mehreren Gateways zu verbinden, um Verbindungsredundanz zu gewährleisten (Abbildungen 1 und 2).

Abbildung 1:Lora Edge-Geolocation-Lösung (Quelle:Semtech)

Abbildung 2:GNSS-Scanprinzip, Unterstützungsmodus (Quelle:Semtech )

Der erste LoRa Edge-Chipsatz, der auf Geolokalisierung abzielt, ist LR1110 von Semtech. Es erfasst einen Teil des Satellitenrundfunksignals. Die Signale werden zu einer NAV-Nachricht aggregiert und an den Cloud-Server gesendet. GNSS-Scanner unterstützt GPS L1 + geostationäres GPS, SBAS:EGNOS + WAAS, BeiDou B1 + BeiDou geostationäres GEO/IGSO (Abbildung 3).

Abbildung 3:Blockschaltbild des LR1110 (Quelle:Semtech )

LoRa Edge ist ein All-in-One-Chipsatz für Anwendungen im Innen- und Außenbereich. Es ermöglicht Kunden, die Gesamtbetriebskosten (TCO) weiter zu verwalten und nur dann zu zahlen, wenn ein Vermögenswert identifiziert werden muss. Eine verbesserte Schlüsselbereitstellung am Produktionsort und ein sicherer Join-Prozess vereinfachen die Entwicklung von IoT-Lösungen weiter und erfüllen die Sicherheitserwartungen der Kunden vollständig. Die Geolocation-Dienste LoRa Edge und LoRa Cloud bieten eine einzigartige Systemarchitektur zur Reduzierung des Stromverbrauchs, so Semtech abschließend.