В настоящее время в Республике Узбекистан и странах мира активно развивается сеть LoRaWAN, которая является одним из направлений технологии LPWAN, применяющейся в различных сферах деятельности для передачи небольших по объему данных на дальние расстояния. Данная технология является одной из перспективных беспроводных технологий на современном рынке «Интернета вещей» (Internet of Things, IoТ).
В январе 2015 года была создана некоммерческая организация LoRaAlliance с целью принятия и продвижения протокола LoRaWAN в качестве единого стандарта для глобальных сетей с низким энергопотреблением (LPWAN— от англ. Low Power Wide Area Network). В LoRaAlliance входят производители программного обеспечения, микроэлектроники, операторы связи и т.д., как: IBM, Semtech, Cisco, Inmarsat, Swisscom и другие. Система работает в субгигагерцовом диапазоне частот: 169, 433 и 915 МГц в США, а в Европе — в диапазоне 868 МГц. Технология модуляции LoRa (Long Range) представляет собой метод модуляции, который обеспечивает значительно большую дальность связи (зону покрытия), чем другие конкурирующие с ним способы. Метод основывается на технологии модуляции с расширенным спектром и вариации линейной частотной модуляции (Chirp Spread Spectrum, CSS) с интегрированной прямой коррекцией ошибок (Forward Error Correction, FEC). Выбор скорости передачи данных - это компромисс между зоной покрытия и объемом данных, сообщения с разными скоростями передачи данных не мешают друг другу. Скорость передачи данных LoRa находится в диапазоне от 0,3 до 50 кбит/с. Узлам сети характерны низкое энергопотребление, т.е. до 10 лет работы от обычных батарей АА, невысокая скорость обмена данными, большая дальность связи (15 км в сельской местности и 5 км в плотной городской застройке) и низкая стоимость оконечного оборудования. На рисунке рассмотрена архитектура LoRaWAN сетей. Классическая сеть LoRaWAN состоит из следующих элементов: конечные узлы, шлюзы, сервер сети и сервер приложений.
Устройство, принимающее данные от конечных устройств (счётчики, датчики) с помощью радиоканала и передающее их в транзитную сеть - Шлюз LoRa (Gateway/Concentrator, базовая станция). Транзитными сетями могут выступать Ethernet, WiFi, сотовые сети и любые другие телекоммуникационные каналы.
Шлюз и конечные устройства образуют сетевую топологию типа «звезда». Часто данное устройство содержит многоканальные приёмопередатчики для обработки сигналов в нескольких каналах одновременно или даже, нескольких сигналов в одном канале.
Соответственно, несколько таких устройств обеспечивает зону покрытия сети и прозрачную двунаправленную передачу данных между конечными узлами и сервером. Сервер сети (Network Server) предназначен для управления сетью: заданием расписания, адаптацией скорости, хранением и обработкой принимаемых данных. Сервер приложений (Application Server) может удаленно контролировать работу конечных узлов и собирать необходимые данные с них.
В Республике Узбекистан порядок выдачи разрешительных документов регламентирован Решением Республиканского совета по радиочастотам №521 от 30.12.2019г. «О выделении радиочастот для узкополосных технологий, применяемых в сетях связи для сбора и обработки информации на территории Республики Узбекистан». Согласно данному решению выделены полосы радиочастот 863-870 МГц и 922-928 МГц на вторичной основе для ввоза, реализации и использования оборудования технологии LPWAN с выходной мощностью до 25 мВт.
В Республике Узбекистан с 2020 года активно внедряется система энергоэффективной сети LPWAN на базе технологий LoRaWAN с охватом всех частных и многоквартирных домов, зданий и городской территории в г.Ташкенте, других городах и объектах крупных промышленных и добывающих предприятий.
Технология LoRaWAN является одной из перспективных беспроводных технологий на современном рынке «Интернета вещей», которая осуществляет передачу данных на большие расстояния до 15 км при скорости до 50 кбит/с, а также имеет минимальное потребление электроэнергии, обеспечивающее несколько лет автономной работы на одном аккумуляторе.
Подготовил: ведущий инженер СКУРП Усманалиев Д.Б.
