Блог

Долгое время я присматривался к технологии LoRaWAN для решения проблемы спортивного трекинга (в частности, для ориентирования), но информация очень разрозненная и противоречивая. Я хотел бы знать, насколько сложно реализовать схему, описанную ниже. Ссылки на примеры аппаратного обеспечения, подходящие статьи по теме и вообще любые материалы для размышления приветствуются.

Дано: На рельефной лесной местности, 5*5 километров например, расположены контрольные точки, по ней бегают спортсмены и посещают эти точки. Местность может быть осложнена камнями, зданиями и т. Д.

Задача: записать посещение спортсменом контрольной точки. Посещение считается успешным, если спортсмен находится на расстоянии 1-5 метров от точки. Дайте обратную связь спортсмену (световой и звуковой сигнал о том, что он добился успеха, и он может перейти к следующему пункту). Передайте идентификатор спортсмена и идентификатор посещенного пункта на базовую станцию. В идеале передавать местоположение спортсмена (GPS-отслеживание).

Requiremenets (в порядке уменьшения приоритета):

1. Связь без потерь, потеря сигнала недопустима.
2. Цена устройства, которое может носить спортсмен, не должна превышать 40 евро, в идеале не более 10 евро. (до 5 евро, как правило, будет абсолютным успехом). Стоимость оборудования check point не должна превышать 50 евро. (контрольная точка должна быть защищена от непогоды).
3. Если возможно, не слишком дорогая базовая станция. «Наружная» станция из сети Things стоимостью ~ 450 евро. выглядит дорого. Станцию можно разместить в теплом месте (в машине, например), а снаружи только антенну.
4. Простота развертывания и программирования. В идеале, просто включите все и соберите данные в CSV (например) для последующей обработки. Чуть меньше — возможность написать обработчик на любом языке высокого уровня (python, C # и т. Д.).
5. Возможность организации контрольных точек в ячеистой сети, на случай, если одна из них находится вне зоны надежного приема, или возможность легко увеличить дальность за счет установки дополнительных ретрансляционных узлов.

Спасибо!

Возможно. Но ЛоРаВАН, возможно, не лучшим образом подходит для этой задачи.

Локализация

Прежде всего, невозможно локализовать узлы с требуемой точностью только с помощью LoRaWAN. Для этого вам нужно будет использовать что-то другое, возможно, маяки Bluetooth. Существует технический документ по локализации с LoRaWAN на основе времени RSSI и RX, но для этого требуется как минимум три шлюзов и дает вам точность, возможно, 100 м с точным временем RX, которые не все шлюзы могут записывать с требуемой точностью (как правило, только если приемник GPS также присутствует и в данный момент подключен).

Задержка

Передача данных в оба конца с помощью LoRaWAN для устройств класса A занимает от 1 до 5 секунд, поскольку существует фиксированная задержка между окнами RX восходящей и нисходящей линий связи. Это может быть не совсем идеально для обратной связи со спортсменом (я не знаком с ориентированием, но я бы ожидал, что спортсмены не будут задерживаться на контрольно-пропускных пунктах). С другой стороны, время автономной работы, вероятно, не будет проблемой для этого приложения, поэтому можно переключиться на класс C, где всегда возможны нисходящие ссылки. Тем не менее, потребуется время для всей облачной обработки и нисходящей связи со шлюзом, который, вероятно, будет подключаться через GSM / 3G / LTE. Также всегда происходит некоторая потеря пакетов, и повторные передачи требуют времени.

В ЕС также существует ограничение рабочего цикла на наиболее распространенных диапазонах ISM около 868 МГц, поэтому повторная передача больших пакетов может занять еще больше времени, в зависимости от реализации (лучшая реализация отслеживает рабочий цикл в течение часа, поэтому возможны нечастые короткие «всплески» связи).

Таким образом, на практике ваше устройство должно определять обратную связь для спортсменов локально, не дожидаясь подключения к серверу. Это также означает, что маяк и / или устройство должны будут надежно записывать посещения.

Надежность

Связь без потерь не предлагается из коробки в известных мне реализациях LoRaMAC. Вам нужно будет реализовать очередь пакетов на устройствах.

Нет сетки

В LoRaWAN нет встроенной сетки (вы, конечно, можете реализовать или адаптировать ее самостоятельно, но это противоречит «простоте разработки»), но вы можете легко добавить больше шлюзов, достаточно, чтобы один из них получал пакеты восходящей линии. В лесу, который интересен для ориентирования, я бы ожидал, что вам в любом случае понадобится несколько шлюзов для быстрого приема. LoRaWAN отлично работает с прямой видимостью, но препятствия уменьшают дальность действия, и он не проникает через холмы. Если вам нужны только данные в конце, это будет хорошо работать, но тогда вам вообще не нужен LoRaWAN, так что это компромисс между стоимостью и скоростью передачи данных, как только вы внедрили надежную очередь пакетов.