766 км — новый рекорд дальности для LoRaWAN

    Передачу данных на рекордное расстояние осуществили инженеры из Испании. Они работали с протоколом LoRaWAN (для IoT), а передача велась с аэростата на базовую станцию в горах.


    Фото — NASA — CC-BY / Фото изменено

    Что это за рекорд


    LoRaWAN представляет собой открытый MAC-протокол, который отвечает за маршрутизацию пакетов в LPWAN-сетях. Это — беспроводная технология, которую используют для сбора данных с гаджетов интернета вещей: датчиков, счётчиков и сенсоров. Устройство с LPWAN-модулем транслирует данные по радиоканалу на базовую станцию. Станция принимает сигналы от всех умных девайсов в радиусе своего действия, оцифровывает и транслирует на удаленный сервер (например, в облаке), используя Ethernet, VSAT или сотовую связь.

    Два года назад максимальное расстояние до базовой станции, на которое LoRaWAN-устройства могли передать пакет, составляло 702 км. В ИТ-индустрии даже сложилось мнение, что превзойти этот рекорд практически невозможно. Однако в середине июля 2019 года его побили — причем дважды. Новый рекорд составил 766 км.

    Как его побили


    Рекордсменами стали участники проекта Servet в Испании — в его рамках граждане-ученые проводят стратосферные исследования. Профессиональные инженеры и любители запустили семь аэростатов, на которых разместили двадцать различных LPWAN-зондов.

    Первый рекорд побил зонд под названием PaPe I, собранный испанским инженером. Он имел напечатанные на 3D-принтере прямоугольные антенны Моксона. Эти антенны были расположены под углом 120 градусов друг относительно друга и подключены к микроконтроллерам ESP32, ESP8266 и ASME Lion SOM. Фотографию зонда можно найти по ссылке, а все чертежи и схемы — в репозитории на GitHub. Устройству удалось успешно передать пакет данных базовой станции в Лиссабоне, находясь от неё на расстоянии в 741 км.


    Фото — IBM Research — CC BY-NA

    Вторым рекордсменом стал зонд Diana I, который собрали инженеры из Университета Сарагосы. Аэростат с их устройством поднялся на высоту в 18 километров и передал пакеты с данными 24 базовым станциям. Одна из них находилась на лыжном курорте в 766 километрах. Мощность передатчика Diana I составляла 25 мВт.

    Перспективы LoRaWAN


    Увеличение дальности трансляции данных по LoRaWAN позволит одной базовой станции работать с большим количеством IoT-устройств. В свою очередь, это даст возможность сэкономить на ИТ-инфраструктуре. Однако важно учитывать, что инженеры установили рекорд дальности в «идеальных условиях» (с помощью аэростатов). При плотной городской застройке возможности будут иными. Но один из резидентов Hacker News отметил, что повсеместному распространению протокола может помешать его частичная закрытость. Хотя LoRaWAN является open source решением, он работает в паре с проприетарным протоколом физического уровня LoRa PHY. Его документации нет в открытом доступе.

    Несмотря на этот факт, LoRaWAN считается одним из наиболее перспективных протоколов для развертки инфраструктуры интернета вещей. В 2015 году сетью на базе LoRaWAN покрыли весь Амстердам. Аналогичные системы развёртываются еще в 80 странах, в том числе в России.

    По данным аналитиков из «Национального центра информатизации», уже к 2022 году сетями узкополосной беспроводной связи покроют 75% крупных городов нашей страны. В частности, LoRaWAN могут использовать для сбора телеметрической информации на объектах транспортной инфраструктуры.

    Можно ожидать, что покрытие сетей LoRaWAN будет только расширяться. Расширяться начнет и линейка умных устройств, которые поддерживают работу с этим протоколом. Водо-, электро-, теплосчётчики с интегрированными модулями LoRaWAN уже стали обыденностью. Со временем их начнут внедрять не только в сфере ЖКХ, но и в ретейле, производстве и других сферах. Работа IoT-устройств будет строиться на базе отказоустойчивой облачной инфраструктуры. В сети уже можно найти фреймворки и руководства по настройке облачных LoRaWAN-серверов.

    О чем мы пишем в наших блогах и социальных сетях:

    «Прячь www»: почему разработчики мейнстрим-браузера снова отказались от отображения поддомена
    «Мат. модель с Уолл-стрит» или попытка оптимизировать затраты на облачную ИТ-инфраструктуру

    DevOps в облачном сервисе на примере 1cloud.ru
    Big Data: большие возможности или большой обман

    Как облачные технологии помогли разглядеть чёрную дыру
    Как работает техподдержка 1cloud



    Партнёрская программа 1cloud.ru. Пользователи нашего облака могут получать доход и сократить расходы на аренду виртуальной инфраструктуры.


    1cloud.ru
    354,00
    IaaS, VPS, VDS, Частное и публичное облако, SSL
    Поделиться публикацией

    Комментарии 17

      +1
      В конце мая в Европе еще один рекорд установили. Nokia передали пакет с данными на расстояние 350 км со скоростью 550 Гбит/с по магистральной сети итальянского провайдера TIM. Походу, у европейцев много всего интересного в области сетевых технологий происходит.
        0
        Работа IoT-устройств будет строиться на базе отказоустойчивой облачной инфраструктуры.

        При увеличении количества LoRa устройств просто будет перегружен диапазон и наступит «коллапс» (или снижение дальности передачи данных многократное, уменьшение размеров «сот» на одну базовую станцию). Там очень ограничен частотный диапазон, несколько каналов буквально, что для большого города исчезающе мало, даже для телеметрии. Будет как с диапазоном 430 МГц.
        habr.com/ru/company/nag/blog/371067
        … Существуют системы LoRa для диапазона 433 МГц, но в нашей стране больше прижились частоты из диапазона 868. Там у нас есть 1,5 МГц нелицензируемого спектра. 864-865 МГц и 868,7-869,2. В первом интервале у нас есть ограничение по времени нахождения передатчика в эфире (не более 0,1%) и по мощности (не более 25 мВТ). Во втором – только по мощности (те же 25 мВт). Так же есть оговорки по поводу использования вблизи аэропортов. Как уже было упомянуто, ширина канала LoRa – 125 кГц. В стандарте предусмотрены 250 и 500, но в России их обычно не используют. Итак, в 1,5 Мгц нам надо «запихнуть» 8 основных частот и одну резервную (RX2, второе окно, которое используется, если не проходит связь по основному каналу). Это возможно? Если строго придерживаться рекомендаций разработчика Semtech, то защитный интервал между каналами должен составлять 75 кГЦ. Значит, удастся разместить только 7 каналов.

        На данный момент LoRa удобен как-раз тем, что частотный диапазон не загружен, нет помех практически.
          0
          На данный момент выделили еще 2 МГц частот. С ограничениями, но все же выделили. И наверняка продолжат выделять. Скажем, свободные 10 МГц в городе — это уже ого-го какая емкость.

          Кроме того, не забывайте, что крайне важен период выхода на связь и SF. Там емкость сети может варьироваться в сотню раз.
          Пример: выход на связь каждый час на SF=12. Пакет с подтверждением. Итог: каждый час устройство занимает в эфире примерно 2,3 сек и еще столько же тратит БС на ответ.
          И выход раз в сутки без подтверждения на SF=7. Занимает эфир раз в сутки на 0,1 сек.

          Важно не только считать число устройств, но и грамотно планировать сети.
          0

          А там проблему с падением сети от непрерывного вещания преамбулы решили, напомните? Да и физику лоры уже давно раскупили.

            0

            *Раскурили
            Т9 чудит

              0
              И что? Какая технология сможет составить ей достойную конкуренцию? Кто у нас совсем без грехов?)
                0

                Хотелось бы NB-IoT вживую пощупать, в особенности, с собственной SDR базовой станцией (в силу узкой полосы, железо не дорогое)

                  0
                  Пока я о нем только слышу, но не видел ни одного нормального разбора от наших российских спецов. Как начнет работать, тогда и посмотрим. Я думаю, что там не без детских болезней.
            0
            Ох, зря они это)))))
            Помню, как на конференциях рассказывали про LoRaWAN. Сначала 5 км в поле. Потом десять в поле. Потом 15 в поле. Потом пропало про поле. В итоге, недавно слышу, что работает до 20 км в городе.
            И вот какая штука. Говорят «до», имея ввиду предельные радиоусловия, а народ-то слышит «20 гарантированно».

            Я уж молчу, что предельные расстояния требуют предельной помехозащищенности. И когда мы выходим на SF=12, то очень так хорошо занимаем место в эфире.
              0

              Я, наслушавшись про эти 20 км, пробовал километры достичь в частном секторе на родных антеннах, и долго тупил, пытаясь понять, что сделал не так. А, оказывается, оно так и должно работать, чудес не бывает. Метров 600-900 в разных направлениях действительно работает.
              Смутило то, что приём ниже уровня шума идёт, и без корреляционной обработки я не увижу в SDR-программе ничего, чтобы оценить присутствие сигнала в эфире и его уровень

                0
                Хм. Ну даже для родных антенн маловато. Километр-то в городе должно.
                Вы где пробовали? Высоко вешали?

                У нас на Радиале в городе километра 2-3 пробивает спокойно.
                  0

                  4 м над землёй — одна антенна, 1,5 м — вторая. У вас какая высота подвеса на Радиале?

                    0
                    4 метра — мало. У нас высота подвеса 10 или 16-этажный дом, ну то есть метров 30-50.

                    Надо смотреть высоту застройки вокруг. Антенна должна располагаться если не на доминирующей, то на одной из доминирующих высот. Но даже в поле 4 метра мало.
                    Почитайте мои первые статьи, я там подробно описываю как мы сеть Лора строили и какие ошибки возможны.
                      0

                      В прямой видимости радиосвязь и без лоры работает. Этот же самый модуль, настроенный на частоту входа аналогового укв репитера в нескольких километрах от него, отлично проходит через репитер. Тот, да, на господствующей высоте расположен.

                        0
                        Все зависит от местности. У нас на Урале горы, напополам с холмами. Есть степи, но они все равно не ровные. Так что термин «прямая видимость на несколько километров» априори подразумевает определенную высоту подвеса. Конечно, никто не отменял переотраженку, но надеяться на нее — такое себе.
              0
              А есть ли где то сайт с картой развертывания сети к нас? По городам. Спасибо.
                0

                Если вы про публичную сеть, то вот самая популярная, если вообще есть другие, https://www.thethingsnetwork.org/map

              Только полноправные пользователи могут оставлять комментарии. Войдите, пожалуйста.

              Самое читаемое