ИССЛЕДОВАНИЕ РЕЖИМОВ РАБОТЫ ТОЧКА-ТОЧКА И ШЛЮЗ-ТОЧКА В LORA С ПРИМЕНЕНИЕ УСТРОЙСТВО SX1276

Buyumlar interneti (IoT) kundalik hayotning tobora muhim qismiga aylanib borayotgan dunyoda LoRa (Long Range) texnologiyasining joriy etilishi kam energiya iste‘moli bilan uzoq masofali aloqa uchun yangi imkoniyatlar yaratdi. SX1276 qurilmasining "nuqta-nuqta" va "shlyuz-nuqta" aloqa arxitekturasidagi ish rejimlari LoRa texnologiyasining eng muhim ish rejimlari jumlasiga kiradi.

ИССЛЕДОВАНИЕ РЕЖИМОВ РАБОТЫ ТОЧКА-ТОЧКА И ШЛЮЗ-ТОЧКА В LORA С ПРИМЕНЕНИЕ УСТРОЙСТВО SX1276 Писецкий Юрий Валерьевич DSc, профессор ТУИТ имени Мухаммада ал-Хоразмий, yuriy.pisetskiy@mail.ru Юлдашев Джалалиддин Файзулло угли ТУИТ имени Мухаммада ал-Хоразмий, докторант jalol2122@gmail.com Матякубов Бобут Кутлимурот угли bmatyaquboff@gmail.com https://doi.org/10.5281/zenodo.11151916 Аннотация: Внедрение технологии LoRa (Long Range) создало новые возможности для связи на большие расстояния с низким энергопотреблением в мире, где Интернет вещей (IoT) становится все более важной частью повседневной жизни. Режимы работы устройства SX1276 архитектуры связи "точка-точка" и "шлюз-точка" относятся к числу наиболее важных режимов работы LoRa технологии. Ключевые слова: межсетевой шлюз, точка-точка, LoRa, SX1276, Интернет вещей.

ISSLEDOVANIE REGIMEOV RABOTY DOTCHKA-TOCHKA I SLUYUZTOCHKA V LORA S PRIMENENIE USTROYSTVO SX1276 Abstract: The introduction of LoRa (Long Range) technology has created new opportunities for long-range, low-power communications in a world where the Internet of Things (IoT) is becoming an increasingly important part of everyday life. The operating modes of the SX1276 device of the point-to-point and gateway-to-point communication architecture are among the most important operating modes of LoRa technology. Keywords: gateway to point, point-to-point, LoRa, SX1276, Internet of Things.

ВВЕДЕНИЕ Для устройств Интернета вещей был разработан энергоэффективный протокол беспроводной связи дальнего действия LoRa (Long Range). Из-за высокой степени его распространения и использования различных частотных диапазонов в зависимости от местоположения оборудование связи может быть размещено на большом расстоянии друг от друга. Устройство SX1276 — лора-трансмиттер на частоте 868 МГц, способных реализовывать протокол.. Модули этой серии отличаются превосходной устойчивостью к помехам, которая недоступна при сильном заполнении используемого частотного диапазона. Уровень шума составляет 100 децибел. Это позволяет обеспечить связь на расстоянии до 5 км в густонаселенных городских районах.. Его главное преимущество заключается в возможности работы в режиме точка-точка без необходимости наличия шлюза. В режиме точка-точка два или более устройства могут обмениваться данными напрямую друг с другом, минуя инфраструктуру сети. Это особенно полезно в удаленных или отдаленных местах, где наличие шлюзов может быть проблематичным. ГЛАВНАЯ ЧАСТЬ Cсетевая архитектуру LoRaWAN состоит из четырех основных компонентов: Конечные узлы (End Nodes) — представляют собой периферийные устройства или датчики.

Шлюз (Concentrator или Gateway) – собирает или концентрирует данные с нескольких конечных узлов. Сетевой сервер (Network Server) – объединяет данные со шлюзов для загрузки на сервер приложений. Сервер приложений (Aplication Server) – обрабатывает или отображает консолидированные данные[1].

Рис.1 Cсетевая архитектуру LoRaWAN Двухточечная работа LoRa SX1276 заключается в следующем: Конфигурация устройства: Для обеспечения совместимости все устройства должны быть настроены на одинаковую частоту, скорость передачи данных и другие параметры. Связь Точка-точка инициируется, когда одно из устройств отправляет пакет данных Flora. Этот пакет содержит информацию, которую отправитель хочет передать другому устройству. Точка-точка(P2P или Point to Point) -связь - это LR(long range или длинная связь)-связь, которая осуществляется непосредственно между устройствами конечного узла (одноранговой сети), а не между конечным узлом и шлюзом. Это соединение использует одну и ту же LR-модуляцию на большом расстоянии между двумя устройствами, открывая новые возможности для технологии LR[2].

Рис 2. Процедура передачи данных P2P Процедура передачи данных P2P: Поиск адресата: Пакет принимается другим устройством в пределах диапазона передачи данных первого устройства, и из него извлекаются данные. Ответ: при необходимости устройство может передать ответный пакет, содержащий данные, или подтверждение приема данных. После передачи данных связь прерывается, и устройства переходят в режим ожидания для подготовки к новому сеансу связи. Режим точка-точка с LoRa SX1276 предоставляет ряд преимуществ: Низкое энергопотребление: поскольку устройства могут обмениваться данными напрямую, не требуется дополнительная инфраструктура сети, что снижает энергопотребление и продлевает срок службы батарей. Простота установки: не требуется сложная инфраструктура сети или установка шлюзов, что делает этот режим особенно привлекательным для применения в отдаленных местах или в ситуациях, где доступ к сети затруднен. Гибкость: Устройства могут быть настроены на работу в любой точке внутри диапазона передачи данных друг друга, что позволяет создавать гибкие и адаптивные сети. LoRa работает в режиме "Шлюз-точка", когда один или несколько шлюзов выступают в качестве интерфейса между удаленными устройствами и центральным сервером.

Рис 3. Процедура передачи данных Шлюз-точка Процедура передачи данных Шлюз-точка: Отправка данных с устройств: удаленные устройства, такие как датчики и IoT-сенсоры, используют протокол LoRa для передачи данных по воздуху. Передача через шлюз: Данные с этих устройств принимаются шлюзами, расположенными стратегически, и передаются на центральный сервер через Интернет. Обработка и анализ данных: Центральный сервер получает данные от шлюзов, обрабатывает их, а затем предлагает аналитику и управление в зависимости от полученной информации. Обратный канал: Центральный сервер может передавать команды или запросы устройствам через шлюзы, в результате обеспечивается двусторонняя коммуникация. Преимущества режима "Шлюз-точка": Режим "Шлюз-точка" обеспечивает широкое покрытие и связь на большие расстояния за счет использования шлюзов, которые могут быть расположены на больших расстояниях друг от друга. Управление сетью: Центральный сервер может контролировать и администрировать сеть в режиме реального времени, позволяя вам быстро адаптироваться к изменяющимся условиям и требованиям. Шлюзы повышают надежность и стабильность связи, обеспечивая повторные запросы данных в случае потери сигнала.

Масштабируемость: режим "От шлюза к точке" легко расширяется при добавлении большего количества устройств или увеличении покрытия сети. Безопасность: Централизованное сетевое администрирование позволяет реализовать функции защиты данных и конфиденциальности.

Выбор между режимом "Точка-точка" и технологией "Шлюз-точка сделано в Корее" основан на уникальных требованиях и характеристиках [3]. 1.Проекты на короткие расстояния с ограниченным бюджетом: если для небольшого проекта требуется, чтобы каждое устройство подключалось к небольшому количеству других устройств, может быть предпочтительнее двухточечный режим. Он прост в настройке и не требует создания новой инфраструктуры, что делает его более экономичным. 2.Проекты на больших расстояниях или с высокой надежностью: если для проекта требуется связь на большие расстояния или он выполняется в условиях высоких помех, можно выбрать метод "Шлюз-точка". Использование шлюзов позволяет повторять сигнал, что обеспечивает более надежное соединение на больших расстояниях.

3.Проекты, требующие централизованного управления: если вам требуется централизованное управление сетью, сбор и анализ данных, а также возможность передачи заказов на устройства, возможно, лучше подойдет режим "от шлюза к точке". Он позволяет управлять сетью с центрального сервера через шлюзы. 4.Проекты с ограниченными ресурсами и энергопотреблением: если ресурсы ограничены или требуется потребление энергии, режим "Точка-точка" может быть более подходящим, поскольку он не требует дополнительной инфраструктуры и может быть более энергоэффективным благодаря прямой передаче данных между устройствами.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ Устройство LoRa SX1276, используемое в режиме "точка-точка", является чрезвычайно эффективным средством связи в полевых условиях. Его способность работать без шлюза делает его идеальным для широкого спектра применений, от интеллектуального сельского хозяйства до систем мониторинга и управления. Учитывая продолжающийся рост и расширение ИТ-сетей, режим "точка-точка" в Lara SX1276, по-видимому, станет важным компонентом будущей технологической среды. Режим "Шлюз-точка" технологии LoRa является идеальным вариантом для междугородной связи в ИТ-сетях. Его возможности сетевого администрирования, высокая надежность и масштабируемость делают его идеальным выбором для широкого спектра приложений, включая "умные города" и промышленный мониторинг.