Πώς η τεχνολογία LoRaWAN λειτουργεί στους έξυπνους ενεργειακούς μετρητές
Οι έξυπνοι ενεργειακοί μετρητές είναι συσκευές που μετρούν και καταγράφουν την κατανάλωση ηλεκτρικής ενέργειας οικογενειών ή επιχειρήσεων. Μπορούν να επικοινωνήσουν με μια κεντρική πλατφόρμα κεντρικών υπολογιστών ή σύννεφων για να παρέχουν τα σε πραγματικό χρόνο στοιχεία και το analytics που μπορούν να βοηθήσουν να βελτιστοποιήσουν τη ενεργειακή αποδοτικότητα, να μειώσουν τις δαπάνες, και να βελτιώσουν τη εξυπηρέτηση πελατών. Εντούτοις, για να επιτρέψουν αυτήν την ανακοίνωση, οι έξυπνοι μετρητές χρειάζονται μια αξιόπιστη και οικονομικώς αποδοτική ασύρματη λύση συνδετικότητας που μπορεί να καλύψει τις μεγάλες περιοχές και να υποστηρίξει τα εκατομμύρια των συσκευών.
Μια τέτοια τεχνολογία που κερδίζει τη δημοτικότητα είναι LoRaWAN, που είναι ένα χαμηλής ισχύος, τεχνολογία δικτύων εκτενών ζωνών που επιτρέπει τη μεγάλης ακτίνας επικοινωνία μεταξύ των συσκευών. Αυτή η τεχνολογία είναι ιδιαίτερα κατάλληλη για την έξυπνη ενέργεια που μετρά επειδή μπορεί να διαβιβάσει τα στοιχεία πέρα από τις μεγάλες αποστάσεις καταναλώνοντας την ελάχιστη ενέργεια1
Στάσεις LoRaWAN για το δίκτυο ευρείας περιοχής μακροχρόνιας σειράς. Είναι βασισμένο στη Lora, το οποίο είναι μια τεχνική διαμόρφωσης ότι οι χρήσεις τερετίζουν απλωμένο φάσμα (CSS) για να κωδικοποιήσουν τα στοιχεία όσον αφορά τα ραδιο κύματα. Η Lora επιτρέπει τη χαμηλή μετάδοση ποσοστού στοιχείων πέρα από τις μεγάλες αποστάσεις με την υψηλή ασυλία στην παρέμβαση και τη χαμηλής ισχύος κατανάλωση2.
Το LoRaWAN είναι ένα πρωτόκολλο δικτύων που καθορίζει πώς οι συσκευές της Lora επικοινωνούν η μια με την άλλη και με έναν κεντρικό υπολογιστή δικτύων. Το LoRaWAN χρησιμοποιεί μια τοπολογία αστέρι--αστεριών, όπου οι συσκευές τελών (όπως οι έξυπνοι μετρητές) στέλνουν τα στοιχεία στις πύλες (όπως οι σταθμοί βάσης) που αναμεταδίδουν τα στοιχεία σε έναν κεντρικό υπολογιστή δικτύων μέσω του Διαδικτύου. Ο κεντρικός υπολογιστής δικτύων επεξεργάζεται έπειτα τα στοιχεία και στέλνει τις εντολές ή τα acknowledgments πίσω στις συσκευές τελών μέσω των πυλών2.
Το LoRaWAN υποστηρίζει τις διαφορετικές κατηγορίες συσκευών τελών ανάλογα με τις ανάγκες επικοινωνίας τους:
- Κατηγορία Α: Αυτές οι συσκευές διαβιβάζουν μόνο τα στοιχεία όταν έχουν κάτι που στέλνει και που λαμβάνει μόνο τα στοιχεία σε δύο κοντά παράθυρα μετά από κάθε μετάδοση. Αυτό είναι η δύναμη-αποδοτικότερη κατηγορία και κατάλληλο για τις με μπαταρίες συσκευές που δεν απαιτούν τα συχνά μηνύματα κατιουσών συνδέσεων.
- Κατηγορία Ψ: Αυτές οι συσκευές διαβιβάζουν τα στοιχεία όπως τις συσκευές κατηγορίας Α αλλά και λαμβάνουν τα στοιχεία στους σχεδιασμένους χρόνους βασισμένα στα χρόνος-συγχρονισμένα αναγνωριστικά σήματα από τις πύλες. Αυτό επιτρέπει την πιό προβλέψιμη επικοινωνία κατιουσών συνδέσεων αλλά καταναλώνει περισσότερη ενέργεια από Class Α.
- Κατηγορία Γ: Αυτές οι το συσκευές διαβιβάζουν τα στοιχεία όπως τις συσκευές κατηγορίας Α αλλά κρατούν τους δέκτες τους ανοικτούς ανά πάσα στιγμή εκτός από κατά διαβίβαση. Αυτό επιτρέπει τη συνεχή επικοινωνία κατιουσών συνδέσεων αλλά καταναλώνει την περισσότερη ενέργεια μεταξύ όλων των κατηγοριών.
Ένα από τα κύρια πλεονεκτήματα LoRaWAN για την έξυπνη ενεργειακή δοσολογία είναι η εξελιξιμότητά του. Το LoRaWAN μπορεί να υποστηρίξει τα εκατομμύρια των συσκευών τελών ανά δίκτυο με τις ελάχιστες δαπάνες υποδομής. Μια ενιαία πύλη μπορεί να καλύψει διάφορα χιλιόμετρα στις αστικές περιοχές και τις δεκάδες των χιλιομέτρων στις αγροτικές περιοχές ανάλογα με τις περιβαλλοντικές συνθήκες2. Επιπλέον, LoRaWAN χρησιμοποιεί το προσαρμοστικό ποσοστό στοιχείων (ADR) για να βελτιστοποιήσει την ταχύτητα μετάδοσης και την κατανάλωση ισχύος κάθε συσκευής βασισμένης στην απόστασή του από την πύλη και την ποιότητα2 καναλιών.
Ένα άλλο πλεονέκτημα LoRaWAN για την έξυπνη ενεργειακή δοσολογία είναι η ασφάλειά του. Το LoRaWAN χρησιμοποιεί τη δίπλα δίπλα κρυπτογράφηση για να προστατεύσει την ακεραιότητα και την εμπιστευτικότητα στοιχείων μεταξύ των συσκευών τελών και των κεντρικών υπολογιστών δικτύων. Κάθε συσκευή έχει μοναδικό προσδιοριστικό (DevEUI) και δύο κλειδιά συνόδου (AppSKey και NwkSKey) που προέρχονται από ένα κλειδί εφαρμογής (AppKey) κοινό μεταξύ της συσκευής και του διακομιστή εφαρμογών2. Επιπλέον, LoRaWAN χρησιμοποιεί τον κώδικα ακεραιότητας μηνυμάτων (MIC) για να ελέγξει την αυθεντικότητα κάθε μηνύματος2.
Ένα τρίτο πλεονέκτημα LoRaWAN για την έξυπνη ενεργειακή δοσολογία είναι η διαλειτουργικότητά του. Το LoRaWAN ακολουθεί σφαιρικά πρότυπα που καθορίζονται από τη Lora Alliance®, τα οποία είναι ανοικτή ένωση βιομηχανίας που προωθεί την υιοθέτηση της τεχνολογίας παγκοσμίως3της Lora. Τα πρότυπα εξασφαλίζουν τη συμβατότητα μεταξύ των προϊόντων των διαφορετικών προμηθευτών και τις λύσεις στις διάφορες εφαρμογές και τις αγορές3. Επιπλέον, LoRaWAN υποστηρίζει DLMS/COSEM (προδιαγραφή γλωσσικών μηνυμάτων συσκευών/προδιαγραφή συντρόφων για την ενέργεια που μετρά), το οποίο είναι ένα διεθνές πρότυπο για την έξυπνη μετρώντας επικοινωνία βασισμένη στα πρωτόκολλα4 IP. DLMS/COSEM επιτρέπει τη συνεχή ολοκλήρωση των έξυπνων μετρητών με υπάρχουσες μετρώντας συστήματα και εφαρμογές4.
Συμπερασματικά, η τεχνολογία LoRaWAN προσφέρει μια αποδοτική πλατφόρμα IoT για την έξυπνη ενεργειακή δοσολογία με την παροχή της μεγάλης ακτίνας ασύρματης συνδετικότητας, της χαμηλής ισχύος λειτουργίας, της υψηλής εξελιξιμότητας, της ισχυρής ασφαλείας, και της σφαιρικής διαλειτουργικότητας. Με τη χρησιμοποίηση της τεχνολογίας LoRaWAN, οι έξυπνοι ενεργειακοί μετρητές μπορούν να παρέχουν στις εταιρείες κοινής ωφέλειας τα σε πραγματικό χρόνο στοιχεία για την κατανάλωση ισχύος, την τάση, το ρεύμα, και άλλες παραμέτρους που μπορούν να τους βοηθήσουν να βελτιστοποιήσουν τις διαδικασίες πλέγματός τους, να μειώσουν τις λειτουργικές δαπάνες, να ενισχύσουν τη εξυπηρέτηση πελατών, και να επιτρέψουν τη νέα επιχείρηση.