Технология

Сеть телеметрии «Smartiko»

Это передовое m2m решение для построения универсальной глобальной беспроводной сети устройств с низким энергопотреблением. Сейчас это называется IoT (интернет вещей), скоро это будет называться IoE - интернет всего. .

Технология LoRA

Сеть телеметрии «Smartiko» поддерживает передовую технологию LoRa Semtech (Long Range), которая основывается на модуляции с расширенным спектром SSM (Spread Spectrum Modulation) и вариации линейной частотной модуляции CSS (Chirp Spread Spectrum) с интегрированной прямой коррекцией ошибок FEC (Forward Error Correction). Основной спектр задач, решаемых технологией – передача «телеметрической» информации по радиоканалу. 

Под телеметрией, в данном случае, подразумеваются потоки информации, для которых достаточна полоса пропускания от 0.3 до 40 кбит/с. Максимальная длина пакета составляет 256 байт. Для большинства задач, решаемых телеметрией, этого более, чем достаточно. 

 

Устойчивость к шумам и помехам.

Технология LoRa позволяет демодулировать сигналы на уровне ~20dB ниже уровня шумов, что в сочетании с возможностью исправления ошибок (FEC) значительно улучшает устойчивость протокола к шумам и помехам.  

Технология имеет высокую чувствительность приемника -148dbm и использует всю ширину полосы пропускания канала для передачи сигнала, что обеспечивает устойчивую связь на низкой скорости на расстояние до 30 км. 

Применяя устройства с низким уровнем мощности выходного сигнала передатчика (до +20 dBm), бюджет канала связи составляет до 168 dBm, превосходя по эффективности канала связи любые существующие аналоги.

Низкие требования к компонентам оконечных устройств

Устойчивость технологии к канальным шумам и нечувствительность к смещениям, вызванным неточностями в настройке частот, позволяет использовать недорогие опорные кварцевые резонаторы в оконечных устройствах, делая их доступными по цене и т.о. значительно снижая себестоимость радиомодулей в оконечных устройствах.

Сверхнизкое энергопотребление

Адаптивная скорость передачи данных подбирает оптимальное соотношение между дальностью связи и длительностью сообщения, что позволяет экономно расходовать энергию: 

• 11 мА в режиме приема (Rx)
• 40 мА в режиме передачи (Tx) (+14dBm).
  

В итоге, устройства и сенсоры могут работать автономно до 10 лет.

LoRaWan

Сеть телеметрии «Smartiko» использует перспективный открытый радиопротокол LoRaWan (на базе технологии LoRa), который постоянно развивается международным альянсом крупнейших производителей (LoRa-Alliance) и становится международным стандартом в телеметрии.

Основные преимущества радио-протокола «LoRaWan»:

1. Высокая дальность радиосигнала — до 30 км на открытой местности и до 8 км в городе.

2. Уникальная проникающая способность радиосигнала — обеспечивает устойчивую связь в труднодоступных местах: колодцы, подвалы, овраги и т.д.

3. Сверхнизкое энергопотребление — позволяет устройству оставаться в сети до 10 лет от одной батарейки:

• 200нА в режиме ожидания 
• 11 мА в режиме приема (Rx) 
• 40 мА в режиме передачи (Tx) (+14dBm)

4. Двунаправленность связи — обеспечивает полноценное взаимодействие с устройствами, позволяет не только снимать показания, но и передавать управляющие команды.

5. Удаленное обновление софта — позволяет производить удаленную перепрошивку программного обеспечения оконечных устройств.

6. Высокая безопасность передачи данных — производится за счет 128 битного шифрования информации в режиме реального времени и обменом ключами (AES), используя криптографический протокол TLS.

7. Использование современных DSP технологий, а также заложенные в протокол «LoRaWan» возможности по оптимизации, обеспечивают работу до 1 млн. устройств в сети одной базовой станции (5000 шт на 1 кв.км для одной базовой станции)

8. Работа в диапазонах частот 433 и 868 мГц — не требует получения специальных разрешений для работы в сети.

Оптимизация LoRaWan

В своих решениях мы оптимизировали радиопротокол LoRaWan, сохранив полную совместимость с оригинальным протоколом и улучшив некоторые его характеристики:

• Снижены требования к объему занимаемой памяти в микроконтроллере на 20%, что позволяет использовать менее дорогие процессоры и более низким энергопотреблением. 
• Рейтинговый подбор оптимальной частоты радиопередачи увеличивает дальность радиосигнала до 50%, снижает время радиопередачи и повышает качество связи. 
• Усовершенствован алгоритм адаптивности скорости передачи - снижает энергопотребление до 30%
• Добавлена уникальная возможность двусторонней ретрансляции радиосигнала - возможность работы устройств в самых труднодоступных местах. 
• Проведена адаптация драйверов LoraWAN под операционную систему реального времени и внедрена модульная архитектура программного обеспечения оконечного устройства. Это дает возможность удаленной перепрошивки софта оконечных устройств, используя до 10 раз меньше времени на данную операцию.
  

Универсальная сеть телеметрии «Smartiko»

Сеть телеметрии «Smartiko» является расширяемой и может работать не только в модуляции LoRa, но и в «классической» FSK. Проводятся работы по расширению списка поддерживаемых типов физических каналов: GFSK, GFMK, UNB. 

Универсальность сети телеметрии «Smartiko» открывает новые возможности в развитии беспроводных глобальных IoT/E сетей, предоставляя надежную и доступную инфраструктуру.