Инфо. LoRa. Сеть и технология передачи радио данных.

В источниках радиолюбительской информации и прессы для радиолюбителей все чаще становиться слышно упоминание о способе радио связи по стандарту и протоколу LoRa декодирования данных радиопередач ... Но, все, как-то - боком и вскользь, ничего конкретного ... И хотя, разработки, ведутся уже давно, для простых обывателей - LoRa является высокотехнологичной и передовой разработкой, с прицелом на будущее ... Настало время рассмотреть технологию LoRa - детальнее ...

Среди спутниковых новостей - есть три упоминания LoRa : спутники PyCubed-1 и SATLLA-2, а также FossaSat-1 с декодером LoRa ... Частота DL : 436.700 MHz, ширина полосы BW : 125kHz, модуляция CSS : Chirp Spread Spectrum Modulation, 180 bps, 100mW ; программный декодер LoRa телеметрии для SDR, общедоступный в целях популяризации радио связи ... Не густо ...

На самом деле, отправной точкой возникшего интереса - стало упоминание о радиомодуле связи посредством LoRa и простой поиск указал на многодиапазонное устройство

# ... aliradar.com, World Chips DiyMore Radio Node Ra-02.

... Частоты, МГц : 433, 434, 868, 915 ... Радио узел, беспроводной модуль RFM95 RFM98 SX1276 SX1278 для Arduino ATmega ...

# ... runkit.sh, Онлайн LoRaWAN 1.0.x packet decoder.

... предлагает расшифровать строку пакетной передачи, с кодировкой Base64 или шестнадцатеричной, используя секретные NwkSKey (ключ сеанса сети) и AppSKey (ключ приложения / сеанса) ... Офлайн версия декодера требует установки пакетов популярных сред разработчиков Node.js (платформа, превращающая JavaScript из узкоспециализированного - в язык общего назначения) и интерфейс командной строки (CLI) npm ...

Node.js, по сути, это - веб Framework, фреймворк облегчающий множество рутинных операций развертывания, настройки, согласования и валидации (проверки) программного кода ... Node.js обычно включает развертывание на сервере Linux ... Или, Node.js с помощью WSL2 (подсистему Windows для Linux, версии 2, компонент виртуальной машины, который [скорее всего] не будет работать ниже / старее Windows 10) ... Или, прямая установка и

# ... docs.microsoft.com, работа с Node.js в Windows.

... Непосредственно и сразу отмечается, чтобы избегать неразрешимых конфликтов ПО - нужно сразу удалить все предыдущие версии Node и устанавливать через утилиту диспетчера версий, а npm выпускается чаще, чем Node.js, и для установки последней стабильной версии - может требовать более частых обновлений ...

Итак, дальше пока не пойдем, так как обилие знаний сопутствующей информации - уводит в сторону от изучения протокола обмена LoRa (хотя, эти сведения, могут оказаться крайне нужными и полезными для обеспечения работоспособности системы декодирования - в целом) ...

# ... learn.adafruit.com, Сетевая консоль Вещей.

... / Things Network Console - включает программируемый декодер данных для декодирования пакетов нестандартного обмена данными полезной нагрузки / PayLoad ... Полезная нагрузка, например - позволяет использовать космические ракеты и аппараты на околоземной орбите для задействования свободного пространства - в практических целях совместного применения ... Полезная нагрузка при передаче несущей частоты радиосвязи - это передача данных по радиоканалу ... Здесь еще не так ярко выражено определение LoRa (как это будет сделано чуть ниже), но уже прослеживается суть, цель и реализация его применения ...

Вообще-то - я сильно не одобряю названия технологий M2M (машина ту машина) и IoT / Internet of Things - умные (в кавычках) концепции взаимодействия вещей друг с другом или с внешней средой - считая их - излишне надуманными ... Машины - безумно тупы, и весь интеллект их 32-х килобайтной (да, хоть 256 мегабайтной) памяти - подчиняется инструкциям прошивки и стандартам взаимодействия, то есть, равным - какой-то части интеллекта самих программистов и надзорных органов ... Все, эти, новомодные словечки - базируются на стандартных разработках бытовых компьютеров и ноутбуков, которые - ни у кого язык не повернется, назвать - умными вещами ... А, они, сотни тысяч раз в день - соединяются друг с другом и внешним миром, реализуя алгоритмы концепции сети машинного общения и взаимодействия ...

Специальный, посвященный изучению

# ... revspace.nl, проект декодирования LoRa.

... разъясняет, что аббревиатура составлена из двух слов Long Range, что означает - формат радиомодуляции, который дает больший диапазон, чем прямая модуляция FSK ... Это достигается комбинацией методов CSS / Chirp Spread Spectrum (расширенный спектр ЛЧМ / Линейно-Частотной модуляции цифровой связи, использующий широкополосные импульсы для кодирования информации ; сама, цифровая связь - является синусоидальным сигналом увеличения или уменьшения частоты с течением времени) и использует FEC / Forward Error Correction - прямое кодирование ошибок (упреждающая коррекция ошибок - техника помехоустойчивого кодирования и декодирования, позволяющая исправлять ошибки методом упреждения [исправления сбоев] путем избыточной служебной информации, необходимой для восстановления первоначального содержания) ... Проект находится в стадии ошибки : SDR плагин RTL-SDR AngleLove - больше не удается скомпилировать (что-то изменилось), хотя раньше - все работало ... Скорее, всего - сбои связаны с обновлениями компонентов сборки (с нарушением внутренней адресации переходов или изменением / переименованием названий функций), что - далеко не редкость, в случае глобальных обновлений проектов ...

# ... fossa.systems, Спутник FossaSat-1 Pocket Qube.

... уже успешно завершил свою миссию на орбите ... 44829 2019-084F, 2019-12-06 - 2020-10-28 (year - month - day date format / формат даты полета) ... Данные анализируются ... Оценка выполнения миссии и извлеченные уроки - будут опубликованы ...

# ... groundstationdatabase.com, Руководство по связи с системой FOSSA.

# ... github.com, Ground Station. Проект на GitHub.

Но, пожалуй, больше всего понятной и полезной информации - можно найти на GitHub проекте

# ... github.com, myDevices, IoT, cayenne, LoRa.

... LoRa - это беспроводная технология, разработанная для создания маломощных глобальных сетей (LPWAN), необходимых для приложений межмашинного взаимодействия (M2M) и Интернета вещей (IoT) ... Эта технология предлагает очень привлекательное сочетание большой дальности, низкого энергопотребления и безопасной передачи данных и приобретает все большую популярность в сетях IoT, развертываемых операторами беспроводных сетей ...

Благодаря большей дальности - многие операторы мобильных сетей решили дополнить свои сети LPWAN на основе технологии LoRa ... Технология LoRa - теперь используется более чем 400 членами LoRa Alliance, некоммерческой организации, занимающейся стандартизацией технологии LoRa для IoT / M2M ... Альянс разработал глобальную спецификацию LPWAN, известную как LoRaWAN, чтобы помочь стандартизировать и способствовать внедрению сетей для умных городов и промышленных предприятий ...

Использование общедоступной сети LoRa - самый простой способ начать использовать LoRa ... Оператор сети должен знать устройство ... Учетная запись регистрации у оператора - нужна, чтобы : добавлять, регистрировать, активировать свои устройства, а также - для аутентификации в сети ... Библиотека Cayenne LPP - поддерживается и работает в M2M / IoT сетях ... Actility ... Kerlink ... Loriot ... Objenious ... OrbiWise ... Senet ... Stream ... The Things Network ... Helium ... Однако - сама процедура регистрации, добавления, настройки и активации новых устройств - могут отличаться ...

# ... thethingsnetwork.org, Arduino класс, библиотека CayenneLPP.

... / Low Power Payload (LPP) - маломощная нагрузка ... Позволяет устройствам Arduino кодировать данные и безопасно отправлять до 51 байта полезной нагрузки ...

Работа по технологии LoRa в общедоступных сетях - связана и может включать : ... Специфичные приемные модули радиосвязи ... Знакомство с микроконтроллером STM32 ... Техника работы и программирование Arduino ... Node и Arduino, вместе - это примерно то же самое, что и JavaScript и основанный на C / C++ язык программирования Arduino - также, сильно похож на обычный JavaScript ...

Можно подумать, а что могут дать эти знания ? ... Например, в программном коде Ground Station - наземной станции приема / декодирования LoRa - можно подсмотреть правильные настройки конфигурации модема ... Мodem configuration ... Frequency / частота 436.700 MHz ... BandWidth / ширина полосы пропускания 125.0 kHz ... Spreading Factor = 11 (количество кода расширения, применяемого к исходному сигналу данных, называется коэффициентом расширения [SF] ... Модуляция LoRa имеет в общей сложности шесть коэффициентов расширения [от SF7 до SF12] ... Чем больше SF, тем больше время в эфире, что увеличивает потребление энергии, снижает скорость передачи данных и увеличивает дальность связи) ... Coding Rate = 8 (четыре скорости кодирования, от 4 / 5 до 4 / 8, упреждение ошибок проверяется введением дополнительных бит к данным) ... Вообще, скорость данных - зависит от нескольких параметров и может быть найдена, используя

# ... unsigned.io, калькулятор скорости BPS LoRa.

... Еще, другие параметры : Sync Word / слово синхронизации ... Output Power / выходная мощность, dBm ... Current Limit / ограничение тока потребления, mA (важно в условиях ограниченности запаса емкости электропитания космического спутника) ...

Общий принцип разработки LoRa немного напоминает радио связь FT8 WSJT слабосигнальная радиолюбительская цифровая связь, устойчивая к радио помехам ... Благодаря множеству настроек - скорость передачи LoRa варьируется от 11 бит до 253 кбит / с ... Улучшение помехозащищенности - намеренно расширяет сигнал, до более широкой полосы частот, чем это было бы необходимо ... Выбор более узкой полосы пропускания приведет к более медленной скорости передачи с увеличением дальности, и - наоборот ... Устройства LoRa работают в открытом частотном диапазоне, для которого не требуется государственная лицензия ... Трансиверы устройств LoRa - могут отправлять и принимать сигналы, что делает их - полнодуплексными ... Сети, вместимостью до 1000 единиц, с обработкой через шлюзы, ограниченные - лишь количеством (длительностью времени и частотой передачи) передаваемых пакетов в день, что - влияет на общее количество обрабатываемых устройств ...

Работа LoRa - похожа на сотовую связь, в том числе - с возможностью радио передач звука через микрофон, транслируя голос ... В отличие от WiFi - сети LPWAN обеспечивает широкие беспроводные соединения на большие расстояния с минимальным энергопотреблением и обслуживанием ... Типичные применения LPWAN : узкополосный NB-IoT Интернет вещей и технология дальнего действия LoRa ... LoRa Arduino библиотека - используется для связи и коммуникации (отправки и получения данных) с помощью радио, с поддержкой плат на базе чип / модемов Semtech SX1276 и подобных ...

Однако, главное отличие, между LoRa и LoRaWAN, заключается в том, что первое - это физический уровень / канал связи на большие расстояния, а второе - это протокол связи и системная архитектура сети LoRa WAN (Wide Area Network - широковещательная сеть) ... Сетевой доступ и безопасность - накладывают некоторые ограничения, например шлюз LoRa и маршрутизатор должны находиться в одном сегменте сети, иначе соединение не будет установлено ... Различные варианты настройки шлюза, по типу доступа к устройству сети - предполагают : ввод пароля, конфигурации ID, TTN, IP, Wi-Fi, Ethernet, LTE, MiniCOM порт, имя APN, DNS-адреса ... Широковещательный доступ чем-то напоминает протокол Stanag, который может вещать, как - в открытом, так и зашифрованном виде, но работа с ключами - все-таки ближе к SSL ASCII Base64 интернет шифрованию ... Подробнее - я не вдавался ...

Апрель, 2021 ...

Раздел radio : список всех страниц ...