LPWAN – Low-power Wide-area Network. Communication for the Internet of Things

Последние достижения в области удешевления датчиков и различных устройств контроля параметров промышленного и бытового оборудования привело к появлению новых коммуникационных технологий, получивших название Интернет вещей, «machine-to-machine» или М2М-технологии, основной особенностью которых является сетевое взаимодействие материальных объектов без явного непосредственного присутствия пользователей. В данной работе рассмотрены особенности применения в этих новых коммуникационных технологиях низкопотребляющих сетей большого радиуса действия (LPWAN – сетей), имеющих значительные перспективы развития и дополнения к уже ставшим традиционными технологиям типа Wi-Fi и сотовой связи. Это название описывает подход, концепцию технологий связи, объединенных принципами снижения скорости соединения для достижения большего радиуса действия при низком энергопотреблении конечных узлов. На этой концепции разными компаниями уже строятся конкретные конкурирующие системы связи, например Sigfox (первая LPWAN технология), LoRa (производная от словосочения Long Range), Ingenu RPMA, Weightless-P, Стриж телематика (российский аналог Sigfox) и другие, каждая из которых применяет различные методы для увеличения диапазона покрытия, использования малых энергозатрат и возможностей технической масштабируемости. Проведен анализ принципов действия указанных систем связи. Основное внимание в работе уделено описанию очень популярной LPWAN-технологии LoRa, как наиболее открытой технологии для практического применения. В её основе лежит одноименная радиомодуляция, использующая собственный метод расширения спектра. Подробно описаны топология и основные компоненты данной сети, включая сенсор (конечное устройство) с радиомодулем, гейтвей LoRa и архитектура сети. Приведены примеры выхода системы связи LoRa на отечественный рынок Интернета вещей.