LoRa pour le contrôle-éclairage, serrures et réponse à la demande

Limites de l'utilisation de LoRaWAN - impact sur la sécurité, les coûts et la fiabilité.

De nombreux clients de Link Labs utilisent LoRa pour la connectivité sans fil dans leurs projets centrés sur le contrôle. LoRa est un excellent choix pour de telles applications, car la nature à longue portée et à haut budget de liaison de LoRa signifie qu'une grande zone, telle qu'un bâtiment entier, un campus ou plusieurs pâtés de maisons, peut être couverte avec une seule passerelle.

La plupart des clients ont essayé d'utiliser le protocole LoRaWAN standard pour leur application avant de décider d'utiliser Symphony Link, qui est notre protocole de réseau privé alternatif également construit avec LoRa, optimisé pour la détection et le contrôle industriels, et très personnalisable. Voici les raisons pour lesquelles ils choisissent Symphony Link :

Sécurité :multidiffusion.

La multidiffusion est nécessaire pour contrôler plusieurs points à la fois. Vous pouvez imaginer que pour de nombreuses applications basées sur le contrôle, le contrôle de plusieurs appareils à la fois est important. Il peut être nécessaire d'allumer tous les lampadaires d'un pâté de maisons ou de verrouiller toutes les portes d'un couloir en cas d'urgence. Les applications de réponse à la demande nécessitent également presque toujours un contrôle de multidiffusion.

Cela est dû à la façon dont le chiffrement, l'authentification et le provisionnement sont gérés dans LoRaWAN. Un ensemble unique de clés/ID est préconfiguré pour chaque point de terminaison, puis stocké sur le serveur LoRaWAN. La seule façon d'adresser plusieurs nœuds à la fois avec LoRaWAN consiste à contourner le problème où l'identité du nœud et l'ensemble de clés sont partagés entre plusieurs nœuds. Dans ce cas, le réseau LoRaWAN pense transmettre un message de liaison descendante à un seul nœud, mais en réalité plusieurs nœuds peuvent le déchiffrer. Ceci est problématique car cela viole l'architecture de sécurité de LoRaWAN, empêche les fonctions correctes de la couche 2 (comme les accusés de réception des messages) et oblige le client à gérer l'adressage et d'autres fonctions au niveau de la couche application. (Voir page 11- Dans cet article sur la sécurité LoRaWAN)

Dans Symphony Link, plusieurs clés de session sont établies pour chaque nœud, une clé de monodiffusion et une ou plusieurs clés de multidiffusion. Cela permet aux nœuds d'être adressés individuellement, en groupes ou sur l'ensemble du réseau. Cette puissante innovation a fait de Symphony Link un excellent outil pour les clients dont les cas d'utilisation sont centrés sur le contrôle. C'est également ce qui permet à Symphony Link de prendre en charge les mises à niveau du micrologiciel sans fil des terminaux.

Coût d'installation :Répéteurs

Les répéteurs sont des dispositifs qui relaient les signaux entre les nœuds d'extrémité et les passerelles, lorsqu'une connexion directe n'est pas possible.

Bien que certains prétendent que les répéteurs ne sont pas nécessaires parce que la portée de LoRa est si grande (voir #11 dans cet article), nous ne sommes pas d'accord. Une pénétration profonde du bâtiment avec une marge de signal confortable nécessiterait plusieurs passerelles LoRaWAN dans de nombreux cas.

Les répéteurs Symphony Link fonctionnent en ajustant l'en-tête de trame, la liaison descendante, la liaison montante et la trame de relais à l'intérieur d'une trame Symphony Link en utilisant un facteur d'étalement plus élevé. Cela diminue le bilan de liaison d'un répéteur de 3 dB, mais n'a aucun effet sur la latence.

Pour des applications telles que le contrôle de l'éclairage public ou la réponse à la demande, c'est une architecture très rentable d'avoir une passerelle centrale connectée à un répéteur par quartier. Ces répéteurs n'ont besoin que d'alimentation (même d'énergie solaire) et non d'une connexion de données. Certains de nos clients combinent un répéteur dans un nœud final, de sorte qu'ils peuvent fonctionner à la fois comme contrôleur et répéteur.

Fiabilité :Interférences multi-réseaux et accusés de réception

LoRaWAN a été conçu comme un protocole pour un réseau à grande échelle à opérateur unique. Puisqu'il est plutôt utilisé par plusieurs parties de différentes manières :

Étant donné que tous les canaux LoRaWAN sont partagés, tout paquet LoRaWAN est vu et démodulé par toutes les passerelles à portée, peu importe qui les possède. S'il existe un réseau LoRaWAN exploité par un opérateur et plusieurs réseaux LoRaWAN privés opérant dans une zone, les performances de tous les réseaux souffriront des collisions. Pour les applications de contrôle, cela est particulièrement gênant, car la fiabilité est une considération importante.

Symphony Link utilise un schéma de modulation différent de LoRaWAN, et donc le trafic LoRaWAN n'interfère pas avec Symphony Link. De plus, les réseaux Symphony Link gèrent automatiquement les allocations de canaux pour éviter les interférences entre les canaux entre les réseaux. Symphony Link peut exploiter 96 réseaux simultanés dans la bande 900 MHz sans interférence de liaison descendante.

Étant donné que toutes les transactions Symphony Link sont confirmées, à la fois en liaison montante et en liaison descendante, tous les messages manqués seront répétés jusqu'à ce qu'ils soient reçus.

Quelques considérations

Latence. La liaison descendante de classe C dans LoRaWAN est entièrement asynchrone, et si le contrôle un à un est une architecture qui fonctionne, la latence est inférieure à celle de Symphony Link. Cela fonctionne pour les applications alimentées en courant alternatif, car pour la classe C LoRaWAN, le récepteur fonctionne en continu, consommant environ 10 mA. Symphony Link utilise un intervalle de trame de 1 ou 2 secondes, donc la latence peut atteindre 2 secondes pour un message de contrôle, mais en utilisant des canaux de réveil dans Symphony Link, des contrôleurs alimentés par batterie sont possibles. Il s'agit d'une fonctionnalité clé pour les serrures et autres contrôleurs alimentés par batterie.

Autres fonctionnalités de Symphony Link.

Bien que ce ne soit pas nécessairement aussi important pour contrôler les applications, il convient de mentionner que certains clients ont également besoin de ces fonctionnalités uniques de Symphony Link :

-Synchronisation de l'heure - La diffusion horaire sur l'ensemble du réseau permet aux applications d'horodatage et basées sur l'heure de s'exécuter au point de terminaison. Cela peut également être important dans les applications de contrôle. De cette façon, les lumières peuvent être programmées pour s'allumer/s'éteindre à certains moments, au lieu d'être commandées à chaque fois.

-Mises à niveau du micrologiciel sans fil - changer le firmware de l'application après le déploiement.

-Provisionnement automatique et chiffrement - pas de gestion des clés par appareil en production.

-Contrôle de la puissance et du débit de données en temps réel - Permet aux nœuds de rester connectés si les conditions RF changent rapidement et résout le problème LoRa proche-loin, dans lequel les nœuds proches empêchent les nœuds éloignés d'être entendus.

-Qualité de service - Permet aux messages importants d'avoir la priorité sur les messages de priorité inférieure dans les réseaux encombrés.

En conclusion :nous comprenons l'intérêt d'utiliser le système gratuit LoRaWAN pour les applications IoT. Dans le cas des applications de contrôle, la plupart des clients trouveront l'architecture limitante, car elle n'a pas été conçue à cet effet. Symphony Link a été conçu avec le contrôle comme cas d'utilisation principal. Si vous souhaitez en savoir plus sur Symphony Link, veuillez nous contacter.