Разработка приёмника и передатчика с использованием технологии LORA

Введение 3
1. Принципы работы сети LoRa 5
2. Структура и блок схема устройств сети LoRa 10
3. Разработка устройств сети LoRa 11
Чип Semtech SX1276 11
Модуль RF LoRa SX1276 13
Микроконтроллер Atmega328p 15
Отладочная плата Arduino Uno 16
Собранные устройства 18
4. Программирование устройств сети LoRa 20
Среда разработки 20
Программное обеспечение для сети LoRa 21
5. Тесты в реальных условиях 22
Тесты сети с топологией "точка-точка" 22
Тесты устройств передаваемые на web-сервер 25
Заключение 29
Литература 30
Приложение "A". Шлюз " LoRa Sender" 32
Приложение "B". Узел "LoRa Reciver Gateway" 33
Приложение "C". Узел "LoRa Recipient to send" 35

Весь текст будет доступен после покупки

Концепция Интернета вещей (IoT) занимает одно из ключевых направлений в развитии коммуникационных сетей, которое имеет наиболее широкое применение в жизни человека. IoT - одна из самых эффективных технологий для достижения нового уровня цифровизации в мире, лидирующая в технологических рейтингах, составляемых с учетом степени влияния на бизнес-модели компаний или целых отраслей, а также с учетом их инвестиционной привлекательности [1].

Обмен данными между транспортными средствами во время их движения и концепция "умных городов". Сегодня развитие этих технологий осуществляется с использованием протоколов беспроводной связи, таких как Bluetoth, Wi-Fi, сотовые сети и т.д. Но все эти протоколы неудобны для использования в технологиях Интернета вещей, которым необходимо передавать информацию на большие расстояния с небольшой излучаемой (а также потребляемой) мощностью. Технология LoRa (LongRange) [2], которая появилась в современном мире совсем недавно (в 2015 году), зарекомендовала себя как очень подходящая для использования в технологиях Интернета вещей. С помощью этой технологии можно передавать информацию на большие расстояния с низким энергопотреблением.

Весь текст будет доступен после покупки

1. Принципы работы сети LoRa
LoRa и LoRaWAN
Молодая технология LoRa появилась в 2015 году, и она специально создана для Интернета вещей, это технология радиомодуляции. LoRaWAN это открытый протокол канального уровня который поддерживается специальным альянсом.
Слово LoRa означает «дальнее расстояние». Эта технология беспроводной связи разработана компанией Semtech. Его можно использовать для двусторонней передачи данных на большие расстояния, не затрачивая при этом много энергии. Используя технологию Lora, можно достичь дальности связи 10-15 км. Датчики, использующие эту технологию, могут работать несколько лет от стандартной батареи.
Модуляция lora основана на импульсах линейно-частотной модуляции (ЧСМ) (chirp spread spectrum – CSS). В отличие от других систем, где используется узкая полоса в 100 Гц и фазовая модуляция, передача данных в сетях LoRaWAN осуществляется датчиками в полосе шириной 125 кГц, что в более чем 1000 раз шире.
Каждое устройство стандарта LoRaWAN передает сигнал с изменяющейся частотой. Модуляция LoRaWAN заключается в перебивке цикла (или "chirp") на одной из промежуточных частот и начале нового цикла, именно это кодирует передаваемый символ. В каждом частотном канале существует 128 возможных различных частот перебивки цикла, следовательно, один ЧСМ-импульс кодирует 7 бит данных. Частота генерируемого сигнала может и увеличиваться, и уменьшаться. [4].\
Поскольку частота сигнала LoRaWAN меняется в диапазоне 125 кГц, узкополосная помеха практически не оказывает влияния на успешность декодирования сигнала LoRaWAN. Еще одно преимущество, вытекающее из особенности модуляции LoRaWAN, – устойчивая работа на движущихся объектах (поездах, автомобилях и т. п).
Модуляция и канальное кодирование LoRaWAN позволяют осуществлять прием полезной информации даже при отрицательных значениях отношения сигнал/шум. Кодирование – это добавление к передаваемым пользовательским данным избыточной (контрольной) информации для повышения вероятности успешного приема.

Весь текст будет доступен после покупки

1. Кешелава А.В. Введение в «Цифровую» экономику/ А.В. Кешелава В.Г. Буданов, В.Ю. Румянцев и др.; под общ. ред. А.В. Кешелава; гл. «цифр.» конс. И.А. Зимненко. – ВНИИГеосистем, 2017. – 28 с.
2. A technical overview of LoRa® and LoRaWAN™ [Электронный ресурс] — Режим доступа: URL: https://lora-alliance.org/sites/default/files/2018-04/what-is-lorawan.pdf (20.01.2024)
3. ГОСТ Р 71168-2023 [Электронный ресурс] — Режим доступа: URL: https://docs.cntd.ru/document/1304463285 (23.04.2024)
4. Моделирование ЛЧМ сигналов и их достоинства перед другими сложными сигналами [Электронный ресурс] — Режим доступа: URL: https://cyberleninka.ru/article/n/modelirovanie-lchm-signalov-i-ih-dostoinstva-pered-drugimi-slozhnymi-signalami/viewer (22.01.2024)
5. Chirp Spread Spectrum [Электронный ресурс] — Режим доступа: URL: https://nanotron.com/EN/CO_techn-css.php/ (22.01.2024)
6. Data Rate and Spreading Factor [Электронный ресурс] — Режим доступа: URL: https://docs.exploratory.engineering/lora/dr_sf/ (02.02.2024)
7. Кук, Ч. Радиолокационные сигналы [Текст] / Ч.Кук, М.Бернфельд // Изд-во Советское Радио. — 1971 г. —148 с.
8. Radio Technology Keypoints [Электронный ресурс] — Режим доступа: URL: https://www.britannica.com/technology/radio-technology(07.02.2024)
9. Wider Reliable Coverage [Электронный ресурс] — Режим доступа: URL: https://www.researchgate.net/publication/257680961_Coverage- Reliability_Epistemic_Dependence_and_the_Problem_of_Rumor-Based_Belief (07.02.2024)

Весь текст будет доступен после покупки