PLNOG15: Things in network with no wires - Piotr Chomczyk

Cisco Confidential© 2010 Cisco and/or its affiliates. All rights reserved. 1
Rzeczy w sieci bez kabli
Czyli rozwiązania bezprzewodowe dla IoT
Piotr Chomczyk PLNOG15, 29.09.2015

2003:
0.5B dołączonych
urządzeń
2005:
Ruch IP:
29 EB
2005:
Pierwszy smartfon
2008:
Ruch wideo:
21 EB
2012:
1B Smartfonów
2010:
7B
dołączonych
urządzeń
2017:
300M Dołączonych pojazdów
2010:
0.5B Smartfonów
2016:
Ruch IP:
1.3 ZB
2013:
10B dołączonych
urządzeń
2012:
50M dołączonych
pojazdów
2011:
90M Inteligentnych
liczników
2020:
1B Inteligentnych liczników
2020:
4.5B nowych ludzi,
37B nowych rzeczy
2008:
Internet stał się Internetem Rzeczy (Internet of Things)
Ilość urządzeń dołączonych do Internetu przekroczyła ilość ludzi korzystających z Internetu
(Źródło: IDC Research, 2013)

• Niektóre aplikacje M2M powstały 20 lat
temu.
• Fragmentaryczne rozwiązania wertykalne,
implementowane jako silosy.
• Zamknięte stosy komunikacyjne.
• Ścisłe powiązanie aplikacja-urządzenie.
• Dedykowane aplikacje, wymagające bram
do komunikacji.
G G
1 urządzenie – 1 aplikacja
Dedykowane sieci

KNX
RF
IEEE
802.15.4
Z-Wave
PHY
Łącze
Sieć
Aplikacja
ANT /
ANT+
KNX LonWorks
ZigBee
Bluetooth Bluetooth
LE
EnOcean
IEEE
802.11x
DASH7
ONE-NET NFC
IEEE
1902.1
ONE-
NET
BACnet
ModBus
IEEE
1609.4
DASH7
Monitorowanie
użytkowników/urządzeń
Automatyka domowa Automatyka budynkowa Transport
Przykładowe protokoły komunikacji krótkiego zasięgu

Od Do
Standardowe sieci
(stos IP / ISO)
Rozproszona „inteligencja”
(np.. Fog Computing)
Standardowe interfejsy
((bez)przewodowe)
Zamknięte systemy
(z niewielką interakcją na zewnątrz)
Zamknięte sieci
(z reguły L2)
Bramy
(Złożone, nieefektywne,
sfragmentowane sieci)
Zróżnicowane protokoły
(Modbus, SCADA, BACnet,
LON, HART)

• Dowolna aplikacja z dowolnym
urządzeniem.
• Standardowe protokoły komunikacyjne,
otwarte API.
• Zalety:
Nowe usługi i aplikacje
Rozbudowana społeczność deweloperów
Nowe role w ekosystemie partnerskim
Efektywność kosztowa (sieci konwergentne)
7
Sieć konwergentna jako
platforma

8
IEEE 802.15.4 2.4GHz
DSSS
IEEE 802.15.4 MAC
IEEE P1901.2
PHY
IEEE P1901.2
MAC
IEEE
802.11
Wi-Fi
IEEE 802.3
Ethernet
IEEE
802.16
WiMax
2G / 3G /
LTE Mobile
IEEE
802.15.4g
(FSK, DSSS, OFDM)
IEEE 802.15.4
MAC
(including FHSS)
802.15.4e MAC enhancements
6LoWPAN (RFC 6282) RFC 2464 RFC 5121 RFC 5072
Kontrola dostępu 802.1x / EAP-TLS
IPv6 / IPv4
TCP / UDP
ZigBee
NWK
ZigBee
ZAL (SE 2.0)
CoAP
DDS-
RTPS
MQTTXMPP
IEEE
1888
REST /
HTTPS
SIP /
SIMPLE
IEC 61968 CIM
ANSI C12.19/C12.22
DLMS COSEM
IEC
61850
IEC
60870
MODBUSDNP
PHY
Łącze
Sieć
Aplikacja …

S. Tarkoma
Koordynator akademicki narodowego programu Internet of Things Finlandii
9

• Zróżnicowane segmenty rynku
• W wielu przypadkach potrzeba długotrwałej (np. 10 lat) pracy na baterii przy
generowaniu nieznacznego ruchu (kilka wiadomości po kilka bajtów dziennie)
Telemetria
(gaz, woda, elektryczność)
Monitorowanie infrastruktury
(tory, mosty, etc.)
Wykrywanie
i klasyfikacja pojazdów
Monitorowanie środowiska
(wilgotność, temperatura, etc.)

• Różne “rzeczy” mają różne potrzeby w kontekście łączności:
Zapotrzebowanie na pasmo
Zagęszczenie (np. ilość urządzeń na km2)
Czułość na opóźnienia
Zasilanie
Mobilność
Zasięg
Wewnętrzne vs zewnętrzne
Dostępność
Koszt
• Różne technologie dostępowe dla różnych „rzeczy”
M2M – technologie komórkowe
Nie licencjonowne technologie krótkiego zasięgu (Zigbee, 802.15.4, 802.11ah, etc.)
Low Power Low Throughput Long Range

bezprzewodowe  przewodowe
mobilne  stacjonarne
dalekiego zasięgu  krótkiego zasięgu
Ekstremalne ilości urządzeń
deterministyczny  losowy
krótki, zrywny  długotrwały
czuły na opóźnienia  tolerancyjny
ograniczone  nie ograniczone
Time Sensitive NetworksSieci niskiej mocy
Off-load Sieci kratowe, dalekiego
zasięgu
charakterystyka
urządzenia
charakterystyka
ruchu
charakterystyka
dostępuskalowalność

PHY
Łącze
Sieć
Protokoły
aplikacyjne
• Adaptacja IPv6 do LLN
• Routing dla LLN
• „Ubogie” urządzenia
• Determinizm
• Specyficzne technologie dostępowe
• „Ubogie” aplikacje, Zróżnicowane modele komunikacji
• API, Zarządzanie danymi, Współpraca semantyczna
Usługi
aplikacyjne
•Bezpieczeństwo
•Skalowalnść

Cecha Rząd wielkości Typowa wartość
Pasmo Nie licencjonowane <1GHz, 2.4/5 GHz
Zasięg Daleki 10’ki km (bez węzłów
pośredniczących)
Skala Wiele Tysiące
Wolumen danych Niewielki Do 10’ek kB dziennie
Przepustowość Niska Do 100kb/s
Opóźnienie Zróżnicowane Do minut
Czas pracy na abterii Długi Do 20 lat
Koszt modułu Niski <$5
Koszt usługi Niski <$10 rocznie

Za Przeciw
Technologie
komórkowe
(2G, 3G, LTE)
• De-facto pokrycie o zasięgu krajowym
• Licencjonowane częstotliwości
• Obsługa mobilności
• Potenclanie szeroka adopcja
• Standard
• Koszt modułu (w szczególności LTE)
• Zużycie baterii
• Spóźniona standaryzacja opóźnia adopcję
(LTE-M jako część 3GPP R13, CIoT)
WiFi • Dobre dla „wysp”
(kampus, lotnisko, etc.)
• Niski koszt urządzeń
• Zużycie baterii
• Tylko nie licencjonowane pasmo
• Rozszerzenia w trakcie opracowania
(802.11ah)
Podejście
hybrydowe
(łączenie niskiego
zasięgu z dalekim
zasięgiem)
• Duże pokrycie (sieci komórkowe)
• Szeroki wybór technologii(e.g. Zigbee)
• Złożoność rozwiązania
• Fragmentacja architektury (wiele różnych
technologii)
Opcje LPWA
(LoRa, Weightless,
SigFox, etc.)
• Zaprojektowane specjalnie dla sieci niskiej
mocy / dalekiego zasięgu
• Koszt modułu (nawet dla wschodzących
technologii)
• Brak wspólnego standardu
• Tylko pasmo nie licencjonowane (na początek)
• Nietypowy model implementacji (np. SigFox)

Technologia
radiowa
2G 3G LTE WIFI Zigbee Wireless
Hart
802.15.
4g
Sigfox LoRa W-MBUS Inne: (OnRamp,
Iotera, Myotis,
Apello, etc.)
Zasięg (na
zewnątrz)
10ki km 10ki
km
10ki
km
300m 90m 200m 1.5 km 10ki km 10ki km 1-7 km 10ki km
Prąd przy transmisji
(3V)
200-
500mA
500-
1000
mA
600-
1100
mA
19-400
mA
34mA 28mA ~ 35mA 20-70ma 18 mA 75-80 mA < 30mA
Prąd przy
uśpieniu(3V)
2.3mA 3.5m
A
5.5mA 1.1 mA 0.003mA 0.008mA ~.005mA 0.005 0.001 mA 0.01 mA 0.005
Pozyskiwanie
energii
Nie Nie Nie Nie Możliwe Możliwe Możliwe Możliwe Możliwe Możliwe Możliwe
Czas życia na
baterii (2000mAh)
4-8h (tx)
36d
(idle)
2-4h
(tx)
20 d
(idle)
2-3h
(tx)
12d
(idle)
4-8h
(tx)
50h
(idle)
60h (tx) 8-10 lat
(idle)
zmienny 10-20 lat 120h (tx),
10-20 lat
(idle)
12-20 lat 10+ lat
Koszt modułu $12 $35-
$50
$80-
$120
$5-$8 $6-$12 NC $3 $3 $3 $10
Koszt
częstotliwości
Tak Tak Tak Nie Nie Nie Nie Nie
(raczej)
Nie Nie Nie

IEC bazuje na HART 7.1.
TDMA
Stały podział czasowy
(10ms)
Tylko krata,
Bez L3
Dostępne od 2008.
Emerson, E&H, ABB,
Siemens
IEC w oparciu o wersję z 2011
TDMA+CSMA
Zmienny podział czasowy
Topologie kraty, gwiazdy,
hybrydowe
IPv6, 6LoWPAN, TCP-friendly
Dostępne od 2010
Honeywell, Yokogawa, Invensys

• Zakres: początek jako Personal Area Network (PAN), potem rozwinięte
• Zasięg: 10ki m do 1 km (802.15.4.g)
• Prędkości: Kb/s do Gb/s - DSSS, BPSK, O-QFSK, GFSK, PSSS
• Aplikacje:
Komunikacja “specjalna”, typowo krótkiego zasięgu
Baza dla szeregu protokołów (stosów): Zigbee, Zigbee RF4CE, Zigbee Pro, Wireless HART, ISA 100.11a,
RPL
• Funkcjonalności:
Wąskie pasmo, niska moc nadawcza, małe ramki (127 B, do 2047 B w 802.15.4g)
Potwierdzana komunikacja – wysoka pewność transmisji
Kilka zakresów częstotliwości (zależnie od regionu)
Tryb bezpieczny
24

Gwiazda DrzewoKrata
Topologie
25
• Wszystkie urządzenia
komunikują się z
koordynatorem PAN
posiadającym stałe zasilanie
• Pozostałe urządzenia mogą
mieć ograniczone źródła
zasilania Jeden koordynator PAN dla wszystkich topologii
• Możliwa komunikacja
bezpośrednia między
urządzeniami w zasięgu
P
R F
F
R
R
P
F F
F
R
F
R
F F
F
F
P
R
R
F
R
R
R
RR
• Protokoły warstw wyższych
(np. RPL) mogą tworzyć
własne topologie, nie
odwzorowujące tych z
802.15.4

Wizja: popularyzacja otwartych standardów i
interoperacyjności.
• Profil Wi-SUN zdefiniowany w oparciu o
standard IEEE 802.15.4g/e
• Testowanie
• Certyfikacja
• www.wi-sun.org
26

27
• Warstwa PHY– IEEE 802.15.4g Smart Utility Network (SUN)
• Częstotliwość: 902-928 MHz
• Ilość kanałów: 64
• Odstęp międzykanałowy: 400 kHz
• Modulacja: Binary FSK
• Prędkość : 75 kbits/sec (po ujęciu naddatku Convolutional FEC)
• Moc nadawcza: 30 dBm
• Warstwa MAC – IEEE 802.15.4e
• Rozszerzone Beacon i Beacon Request for network discovery
• Rozszerzone bezpieczne ACK
• Znaczne wykorzystanie Information Elements
• Komunikowanie o przeskokach kanałów (channel hopping)
• Informacja o RSSI
• Synchronizacja czasu
• Nowatorski schemat przeskoków kanałów
• Sekwencja przeskoków ustalana per węzeł
• Osobna sekwencja dla multicasts
6lowpan (RFC 6282)
IPv6
UDP
PHY: IEEE 802.15.4g
MR-FSK
MAC: IEEE 802.15.4e
FHSS
Mesh Routing: RPL
CoAP
Stos komunikacyjny IPv6
Oparty na otwartych
standardach
Lekki
Przenośny
802.1x / EAP-TLS

IP WAN
Usługi zarządzania i
bezpieczeństwa
IOK, CG-NMS,… zarządzanie
końcówkami i routerami, autoryzacja i
aktywacja
Końcówki CG-Mesh
902-928MHz
liczniki, urządzenia firm partnerskich
Routery agregacyjne
Terminowanie VPN, brzeg MAP-T
Field Area Router
WPAN, Fog computing
Certificate
Authority
Access
Control
Directory
Services
NMSCG-NMS
SIEM
SIEM DMSDMS
Serwery aplikacyjne, np. abieranie
danych AMI, MDMS, serwery
SCADA,…
Agregacja WAN
Skalowalny VPN
Optymalizacja, monitorowanie
ruchu, dostępność, routing
Domena CG-Mesh
IEEE 802.15.4g/e RF
6LoWPAN, RPL
Dwukierunkowy ruch IP
Pojemność zależna od
sieci i aplikacji

• Sieć RF IEEE 802.15.4g/e jest kolejnym segmentem IPv6
• Komunikacja IP end-to-end między dowolną końcówką i lokalizacją w sieci
Przetwarzanie rozproszone na Field Area Router
Jednolity routing L3 w całej architekturze
Narzędzia integracji z ruchu IPv4, np. IETF MAP-T
Typowe narzędzia sieciowe IP (filtrowanie, multicast, QoS, ping, traceroute) mogą być wykorzystywane przez aplikacji i
operatorów.
IP WAN
Serwer aplikacji
Field Area RouterPodsieć 6LoWPAN/RPL
DMS
6LoWPAN Hdr
Source Routing
RPL
UDP Hdr
Application Layer Protocol
Data Payload
IPv6 Hdr
UDP Hdr
Application
Layer Protocol
Data Payload
Domena IP

• Zakres: Low Power Wireless WAN
• Zasięg: 10’ki m do 10’ek km
• Prędkości: 0.3 kb/s do 50 kb/s
• Aplikacje:
Agregacja sieci sensorycznych
Telemedycyna, telemetria
Znaczne zasięgi (budżet mocy, moc nadawcza)
Optymalizacja dla urządzeń zasilanych bateryjnie
Usługi lokalizacyjne
Wbudowane mechanizmy bezpieczeństwa
Standaryzacja przez ETSI (LTN) w trakcie

Internet
Końcówki LoRa
Worldsensing – czujnik
parkingowy
Senet – licznik zbiornika
gazowego
Holly – liczniki
wody/gazu/ogrzewania
Witrafi – tagi samochodowe
Actility – Temp/RH,
zasilanie
Brama LoRa
DMS
DMS
Serwery aplikacji
NMS
Zarządzanie bramkami LoRaUsługi sieciowe LoRa
• Autoryzacja i aktywacja końcówek
• Terminowanie szyfrowania zawartości aplikacyjnej
• Przekazywanie zawartości aplikacyjnej do serwerów
aplikacjir
• Zarządzanie radiem
Model danych DSX
Użytkownicy
LoRa
NMS NMS
Aplikacje
Routery agregacyjne
Terminacja VPN

• Dane końcówek LoRa enkapsulowane w LoRa MAC mogą być zgodne z IPv6/6LoWPAN lub non-IP, np.
Wireless MBus
• Komunikacja między końcówkami LoRa a bramkami LoRa jest rozkładana na różnych częstotliwościach
i z różnymi prędkościami
• LoRa Network Server zarządza prędkościami i mocą każdej końcówki LoRa osobno (realizując w ten
sposób schemat ADR)
• Ramki MAC LoRa są wymieniane między końcówkami LoRa i scentralizowanym LoRa Network Server
zarządzającym duplikacją – bez przetwarzania rozproszonego
IP WAN
Serwer
aplikacji
LoRa GW
Domena radiowa LoRa
Dane aplikacyjne (e-2-e)
DMS
Ramki MAC LoRa (szyfrowane)
DMSLoRa
Network Server
Przekazywanie
danych

• Rok 2010
Wielu producentów dostarcza rozwiązania „802.11” pracujące w paśmie ISM-900
P2MP

• Zakres: WiFi dla IoT
• Zasięg: do 1 km
• Prędkości: 150 Kbps – 340 Mbps
• Aplikacje:
Backhaul dla sieci sensorycznych
Wi-Fi o rozszerzonym zasięgu
Komunikacja w strefach miejskich
Komunikacja M2M (telemetria, zarządzanie flotą, sensory bezpieczeństwa…)
Tryby (kanały) 1,2,4,8,16 MHz zapewniają elastyczną implementację (globalnie).
Znaczny obszar pokrycia, zasięg przez jeden przeskok, dobra propagacja i penetracja
Częstotliwość sub-GHz, nie licencjonowana (ew. „lekka” licencja)
Niska moc, rozszerzony czas uśpienia, priorytetyzacja ruchu czujników, krótkie sesje transmisyjne
38

39
IEEE
802.11ah
AP
Backbone / WAN
IEEE
802.11ah
AP
802.15.4/802.11ah
GW
802.15.4/802.11ah
GW
Krata
czujników /
wykonawców
802.15.4
802.11ah
Backhaul
Analog/Digital
I/O
Analog/Digital
I/O
Bezprzewodowe
I/O
Backhaul sieci
sensorycznej

S2
AP
R1 R2
S1 S3
R-STA
R-AP
RELAY
Co nowego:
• R2 asocjuje się tylko do root AP i komunikuje do S3 że staje się pośrednikiem
• Transmisja może współdzielić to samo okno TXOP (burst logic)
• Potwierdzenia ACK mogą być implicit lub explicit

Pokrycie
Omni
Pokrycie
sektorowe
(szersza
wiązka)
Pokrycie
sektorowe
(węższa
wiązka)
Pozwólmy
zatem na
sektoryzację
(divide and
conquer).
Duże komórki z
wieloma klientami
kreują ból (przyjmijmy
że głowy) i
ograniczenia

Aby koordynować sektory między AP, 802.11ah wprowadza dodatkowe mechanizmy:
• Reaguje na AP i STA nie obsługujące sektoryzacji,
• Pozwala na sektory z antenami omni
• Łączy sektory z pośrednikami,
…

Podpowiadamy stacji, kiedy może nadawać, definiując RAWy (Restricted
Access Windows)

Czujnik może negocjować TWT (Target Wake Time)
Element
ID Length Control Request
Type
Target
Wake
Time
TWT
Group
Assignme
nt
Nominal
Minimum
Wake
Duration
TWT Wake
Interval
Mantissa
TWT
Channel
NDP
Paging
(optional
)
Octets: 1 1 1 2 8 or 0 9 or 3 or
0 1 2 1 0 or 4
* TWT element format
Dla śpiochów (nic do wysłania)APmoże tylko sprawdzać (page) czy jeszcze
tam jest

Mogą zatem konserwatywnie dysponować mocą nadawczą.
Możliwa jest transmisja sub-kanałowa (SST,Subchannel SelectiveTransmission)
C
h
1
B
e
a
c
o
n
C
h
2
C
h
4
C
h
3
TX Allowed on Ch 1
BSSWidth
SSTWidth
TX Allowed on Ch 3
TX Allowed on Ch 4
TX Allowed on Ch 2

Prędkości w kbps dla1 SS. Można wykorzystać 1SS, 2SS, 3SS, 4SS. Dostępne MU-MIMO „w dół”.
MCS Modulacja Mnożnik Kanał 1 MHz Kanał 2 MHz Kanał 4 MHz Kanał 8 MHz Kanał 16 MHz
8 µs GI 4 µs GI 8 µs GI 4 µs GI 8 µs GI 4 µs GI 8 µs GI 4 µs GI 8 µs GI 4 µs GI
0 BPSK ½ 300.0 333.3 650.0 722.2 1350.0 1500.0 2925.0 3250.0 5850.0 6500.0
1 QPSK ½ 600.0 666.7 1300.0 1444.4 2700.0 3000.0 5850.0 6500.0 11700.0 13000.0
2 QPSK ¾ 900.0 1000.0 1950.0 2166.7 4050.0 4500.0 8775.0 9750.0 17550.0 19500.0
3 16-QAM ½ 1200.0 1333.3 2600.0 2888.9 5400.0 6000.0 11700.0 13000.0 23400.0 26000.0
4 16-QAM ¾ 1800.0 2000.0 3900.0 4333.3 8100.0 9000.0 17550.0 19500.0 35100.0 39000.0
5 64-QAM 2/3 2400.0 2666.7 5200.0 5777.8 10800.0 12000.0 23400.0 26000.0 46800.0 52000.0
6 64-QAM ¾ 2700.0 3000.0 5850.0 6500.0 12150.0 13500.0 26325.0 29250.0 52650.0 58500.0
7 64-QAM 5/6 3000.0 3333.3 6500.0 7222.2 13500.0 15000.0 29250.0 32500.0 58500.0 65000.0
8 256-QAM ¾ 3600.0 4000.0 7800.0 8666.7 16200.0 18000.0 35100.0 39000.0 70200.0 78000.0
9 256-QAM 5/6 4000.0 4444.4 N/A N/A 18000.0 20000.0 39000.0 4333.3 78000.0 86666.7
10 BPSK 1/2 150.0 166.7 N/A
802.11ac / 10

47

Low Power & Lossy
Network
(LLN)
Operują z dość
ograniczonym
przywiązaniem do
stanu
Optymalizacja
zużycia energii
Obsługa
szablonów ruchu
p2p, p2mp i mp2p
Operują na
łączach z
ograniczonym
rozmiarem ramki
Operują na
stratnych,
niepewnych
łączach

• IPv6 over Low power Wireless Personal Area Networks
Początkowo warstwa adaptacyjna dla IPv6 na połączeniach IEEE 802.15.4
• Po co warstwa adaptacyjna?
IEEE 802.15.4 MTU – początkowo 127 B, minimalne MTU IPv6 to 1280 B
Aktualnie 802.15.4g pozwala na większe ramki, niemniej wciąż potrzebujemy optymalizacji pasma
IPv6 nie obsługuje fragmentacji, zrzuca ją niższym warstwom lub urządzeniom końcowym
• RFC4919 - Overview, Assumptions, Problem Statement, and Goals
• Obsługuje trzy funkcje, każda z własnym nagłówkiem 6LoWPAN
Kompresja nagłówka IPv6 (RFC 6282)
Fragmentacja i defragmentacja pakietów IPv6 (RFC 4944)
Przełączanie Layer 2 (określane jako Mesh Under, dla przyszłego użycia, RFC 4944)
• Neighbor Discovery Optimization dla IPv6 over 6LoWPAN zdefiniowane w RFC 6775
49
IPv6
and
Upper Layers
802.15.4 PHY
802.15.4 MAC
6LowPAN

Generalizowane dla wszystkich technologii, zapewnia generyczną
warstwę abstrakcji
6lo aktualnie definiuje IPv6 dla następujących technologii IoT:
draft-ietf-6lo-btle
draft-ietf-6lo-dect-ule
draft-brandt-6man-lowpanz
draft-popa-6lo-6loplc-ipv6-over-ieee19012-networks
draft-hong-6lo-ipv6-over-nfc
draft-ietf-6lo-6lobac
draft-wang-6tisch-6top-sublayer
Bluetooth Low Energy
DECT Ultra Low Energy
Zwave
PLC
Near Field Comms
BACNET
802.15.4e TSCH

• Standardy takie jak Zigbee(IP), ISA100.11a czy WirelessHART są silosami
protokołowymi, definiując cały stos i profile aplikacyjne, podczas gdy
6LoWPAN jest (zaledwie) warstwą adaptacyjną dla IP (v6)
• ISA100.11a wykorzystuje 6LoWPAN Header Compression (HC)
• ZigbeeIP wykorzystuje 6LoWPAN HC i Neighbor Discovery (ND)
• Jednak to 6LoWPAN napędza zmianę z WSN w kierunku IP
• W uproszczeniu - 6LoWPAN jest synonimem IP w czujnikach
• 6LoWPAN nie zapewnia routingu – lukę wypełnia ROLL WG z RPL

• IoT to teraźniejszość, nie przyszłość
• Rzeczy w sieci zmieniają kontekst i wymagają modyfikacji paradygmatów stosów
protokołów
• Silosowe rozwiązania ograniczają skalę
• Klasyczne, warstwowe podejście daje nadzieję na przyszłość
• Bezprzewodowe IoT to nie tylko rynek przemysłu, to też dodatkowe usługi dla
operatorów

IEEE 802.15.4g/e Semtech LoRa 802.11ah
Standardization IEEE 802.15.4 Working Group Semtech Proprietary IEEE 802.11 Working Group
PHY & MAC specifications IEEE 802.15.4g-2012
IEEE 802.15.4e-2012
IEEE 802.15.4-2006
Semtech LoRaWAN specifications
IEEE 802.11ah Draft 5.0
Alliance Wi-Sun alliance LoRa WAN alliance WiFi Alliance
Chipset vendors TI, Renesas, Semtech, LAPIS,
NICT, Atmel, …
Semtech, Microchip Różni (za jakiś czas)
Topology Star & Mesh Star Gwiazda, krata, P2P, …
Communication’s types Bi-directional Bi-directional but optimized for
upstream traffic (klasy urządzeń)
Dwukierunkowa
Batteries powered nodes Low power mode in IEEE specs
Not implemented on CG-Mesh
Optimized for batteries powered
nodes – up to 20 years lifetime
dependent of the traffic and class
Zoptymalizowana dla węzłów zasilanych bateryjnie (RAW,
TWT)

IEEE 802.15.4g/e Semtech LoRa 802.11ah
Frequency Bands (*) 169, 450-470, 470-510 (China),
779–787 (China), 863-870 (EMEA,
India), 902-928 (**), 1427-1518,
2400–2483.5 (Worldwide)
(***) 433 (Europe) 779-787
(China), 863-870 (EMEA, India),
902-928 (**)
Okolica 900MHz ()
Modulation MR-FSK, MR-OFDM and MR-O-
QPSK
FSK and LoRa modulation BPSK, QPSK, QAM
Max. theoretical Data Rate Frequency bands and modulation
dependent, to to 600kbs (OFDM
modulation)
Frequency bands and adaptation
data rate dependent, up to 50
kbps
Teoretycznie blisko 350 Mbps
Traffic type IPv6 (6LoWPAN)
IPv4 (through MAP-T on IR 509)
Non IP traffic must be forwarded
over IP, i.e. Serial through Raw
Socket on IR 509
IPv6 (LoWPAN)
Non IP traffic, i.e. Wireless MBus
sent from nodes to LoRa MAC
server.
Batteries powered nodes
Względnie dowolny – IPv4, IPv6

IEEE 802.15.4g/e-2012 Semtech LoRa 802.11ah
Adaptive Data Rate Dependent from the frequency
band
Means switching mode and
modulation
Dependent of the frequency band
Endpoints managed from the
LoRa MAC server
Podobnie jak w innych standardach 802.11
Transmit Power & Receiver
sensitivity
TX power dependent from
regulations, i.e. 1W – FCC
regulations for 902-928MHz
Receiver -40 to -95dBm
TX power dependent from
regulations, i.e. 1W – FCC
regulations for 902-928MHz
Receiver sensitivity dependent
from frequency band and
spreading factor but greater than -
100 dB
Moc nadawcza zależna od regulacji lokalnych
MAC Payload Size 2048 bytes at MAC layer but CG-
Mesh implementation currently
limited at 800 bytes at 6LoWPAN
layer
Dependent from the Adaptive
Data rate
From 19 to 230 bytes (frequency
band & spreading factor
dependent)
Data volume Dependent of the throughput
capabilities of the mesh network,
frequency polling and application’s
behavior
Limited throughput capabilities
from the technology, which
assumes few bytes sent per day
for large number of devices
Zależna od typu węzła – od niewielkich ilości po ciągłe
strumienie danych.

PLNOG15: Things in network with no wires - Piotr Chomczyk

Recommended

Recommended

More Related Content

Viewers also liked

Viewers also liked (20)

Similar to PLNOG15: Things in network with no wires - Piotr Chomczyk

Similar to PLNOG15: Things in network with no wires - Piotr Chomczyk (20)

PLNOG15: Things in network with no wires - Piotr Chomczyk