Arsitektur LoRaWAN

Adapun jaringan LoRaWAN menggunakan topologi star-of-stars.



Pada umumnya, jaringan LoRaWAN ini terdiri dari beberapa elemen berikut :

  • End Devices - atau boleh juga disebut sebagai perangkat akhir yang terletak paling dekat dengan pengguna. Alat ini dapat berupa sensor-sensor atau aktuator, yang mengirim pesan nirkabel termodulasi LoRa ke gateway dan dapat juga menerima kembali pesan secara nirkabel dari gateway.

  • Gateways - yang berfungsi menerima pesan dari perangkat akhir dan meneruskannya ke Server jaringan.

  • Network Server - bagian dari perangkat lunak yang berjalan di server yang mengelola seluruh jaringan.

  • Application servers - bagian dari perangkat lunak yang berjalan di server yang bertanggung jawab untuk memproses data aplikasi dengan aman.

  • Join Server - perangkat lunak yang berjalan di server yang memproses pesan permintaan bergabung yang dikirim oleh perangkat akhir.

Perangkat akhir berkomunikasi dengan gateway terdekat dan setiap gateway terhubung ke server jaringan. Jaringan LoRaWAN menggunakan protokol berbasis ALOHA, sehingga perangkat akhir tidak perlu terhubung dengan gateway tertentu. Pesan yang dikirim dari perangkat akhir berjalan melalui semua gateway dalam jangkauan. Pesan-pesan ini diterima oleh Server Jaringan. Jika Server Jaringan telah menerima beberapa salinan dari pesan yang sama, maka Server Jaringan akan menyimpan satu salinan pesan dan membuang yang lain. Ini dikenal sebagai deduplikasi pesan.



End Devices.

Perangkat akhir LoRaWAN dapat berupa sensor, aktuator, atau keduanya dan seringkali dioperasikan dengan baterai. Perangkat akhir ini terhubung secara nirkabel ke jaringan LoRaWAN melalui gateway menggunakan modulasi LoRa RF. Gambar berikut menunjukkan perangkat akhir yang terdiri dari sensor seperti suhu, kelembaban, dan deteksi jatuh.






Gateways.

Setiap gateway sudah harus terdaftar (menggunakan pengaturan konfigurasi) ke server jaringan LoRaWAN. Sebuah gateway menerima pesan LoRa dari perangkat akhir dan hanya meneruskannya ke server jaringan LoRaWAN. Gateway terhubung ke Server Jaringan menggunakan backhaul seperti jaringan Seluler (3G/4G/5G), WiFi, Ethernet, Fiber Optic, atau dengan frekuensi radio 2,4 GHz.


Kategori LoRaWAN Gateways.

Gateway LoRaWAN dapat dikategorikan menjadi gateway dalam ruangan (picocell) dan luar ruangan (macrocell). Gateway indoor relatif lebih hemat biaya dan cocok untuk menyediakan cakupan di tempat-tempat seperti ruang yang ditutupi oleh banyak dinding, ruang bawah tanah, dan gedung bertingkat. Gateway ini memiliki antena internal atau antena eksternal. Beberapa gateway indoor dapat menerima pesan dari sensor yang terletak beberapa kilometer jauhnya (hal ini tergantung pada lingkungan fisik dalam ruangan tersebut).


Salah satu contoh indoor gateway.















Gateway outdoor memberikan jangkauan yang lebih luas. Cocok untuk menyediakan cakupan di daerah pedesaan dan perkotaan. Gateway ini dapat dipasang di menara seluler, atap gedung yang sangat tinggi, pipa logam (tiang), dll. Biasanya gateway outdoor memiliki antena eksternal (yaitu antena Fiberglass) yang terhubung menggunakan kabel coaxial. Jika kita pandai dalam modifikasi produk elektronik, kita dapat mengubah beberapa gateway indoor menjadi gateway outdoor dengan menggunakan penutup tahan air/debu dan menambahkan antena eksternal.


Contoh gateway outdoor.
















Network Server.

Server Jaringan mengatur gateway, perangkat akhir, aplikasi, dan pengguna di seluruh jaringan LoRaWAN.


Pada umumnya, server jaringan LoRaWAN memiliki fitur-fitur seperti berikut :

  • Menyediakan koneksi AES 128-bit yang aman untuk keperluan transport data dari perangkat akhir sampai ke Server Aplikasi (keamanan yang menyeluruh).

  • Melakukan validasi terhadap perangkat akhir dan keutuhan data yang dikirimkan.

  • Membuat backup data yang dikirimkan.

  • Memilih gateway terbaik untuk keperluan routing downlink data.

  • Mengirim perintah ADR untuk mengoptimalkan kecepatan data perangkat.

  • Pemeriksaan alamat perangkat.

  • Memberikan pengakuan atas pesan data uplink yang telah dikonfirmasi.

  • Meneruskan muatan aplikasi uplink ke server aplikasi yang sesuai.

  • Melakukan routing muatan aplikasi uplink ke Server Aplikasi yang sesuai.

  • Meneruskan Join-Request dan pesan Join-Accept antara perangkat dan Join-Server.

  • Menanggapi semua lapisan perintah MAC.



Server Aplikasi.

Server Aplikasi memproses pesan data khusus aplikasi yang diterima dari perangkat akhir. Ini juga menghasilkan semua muatan downlink lapisan aplikasi dan mengirimkannya ke perangkat akhir yang terhubung melalui Server Jaringan. Sebuah jaringan LoRaWAN dapat memiliki lebih dari satu Server Aplikasi. Data yang dikumpulkan dapat ditafsirkan dengan menerapkan teknik seperti pembelajaran mesin dan kecerdasan buatan untuk memecahkan masalah bisnis.



Join Server.

Join Server membantu pengamanan dalam aktivasi perangkat, penyimpanan root key, dan sesi pembuatan kunci. Prosedur bergabung dimulai oleh perangkat akhir dengan mengirimkan pesan permintaan bergabung ke Join-Server melalui Server Jaringan. Join-server memproses pesan Join-request, menghasilkan kunci sesi, dan mentransfer NwkSKey dan AppSKey masing-masing ke server Jaringan dan server Aplikasi. Join Server pertama kali diperkenalkan dengan LoRaWAN v1.1. Ini juga tersedia di LoRaWAN v1.0.4




Sumber : https://www.thethingsnetwork.org/docs/lorawan/architecture/

36 views0 comments

Recent Posts

See All