[06-2026] Особенности использования оборудования LoRa (LoRaWAN)

[Admin]

Особенности использования оборудования LoRa (LoRaWAN)

КРОНГАУЗ Дмитрий Эдуардович, Красноярский институт железнодорожного транспорта - филиал Иркутского государственного университета путей сообщения, кафедра «Системы обеспечения движения поездов», доцент, канд. техн. наук, г. Красноярск, Россия
ГОРЕЛИК Соломон Маркович, Красноярский институт железнодорожного транспорта - филиал Иркутского государственного университета путей сообщения, кафедра «Системы обеспечения движения поездов», студент, г. Красноярск, Россия

Ключевые слова: железнодорожный транспорт, LoRaWAN, LoRa, эксплуатация, нормативные документы, право, использование
Аннотация. В статье рассматриваются особенности использования технологии LoRa, которые не всегда учитываются в проектах, предлагаемых к внедрению. Уделено внимание правомерной эксплуатации оборудования LoRaWAN, включая вопросы соответствия федеральным и международнымстандартам в области радиочастот.Кроме того,анализируютсяпотенциальные риски несанкциони-рованногоиспользованиячастот и нарушениянормрадиочастотного регулирования. Разработан типовой план начальногоэтапамодернизации объектов и систем обеспечения движения поездовсинтеграциеймодулей LoRa, учитывающий оценку рисков, сертификацию оборудования и процедуры согласования.

Технология LoRa (Long Range), разработанная компанией Semtech, представляет собой запатентованный метод радиосвязи, основная особенность которого заключается в уникальной технологии модуляции сигнала. В статье представлены разъяснения по теме ограничений по выходной мощности и рабочему циклу модулей LoRa, а также обязательной регистрации оборудования в территориальных органах Федеральной службы по надзору в сфере связи, информационных технологий и массовых коммуникаций (Роскомнадзор).

Важным преимуществом LoRa перед альтернативными технологиями является большая дальность и надежность связи, что достигается за счет сочетания CSS и интегрированной прямой коррекции ошибок (Forward Error Correction, FEC). Применение FEC позволяет восстанавливать исходное сообщение даже при наличии ошибок благодаря передаче дополнительной избыточной информации.
Напомним, что LoRaWAN - это открытый стандартизированный протокол связи, предназначенный для высоконагруженных сетей с поддержкой десятков тысяч подключенных устройств одновременно. Низкая стоимость конечных устройств и плата за обслуживание точки, а также отсутствие необходимости в лицензировании частот делают этот протокол привлекательным для пользователей. Кроме того, сети LoRaWAN просты в реализации схемных решений для абонентского оборудования и базовых станций.
Однако технология LoRa имеет ограниченные возможности обработки базовой станцией данных -единовременно они обрабатываются только от одного устройства. При попытке параллельной
передачи данных несколькими устройствами возникает ситуация конфликта, приводящая к потере всех поступающих данных. Повышение плотности трафика требует наличия достаточного количества свободных радиоканалов, позволяющих избегать таких конфликтов. Поэтому ключевой характеристикой эффективности сети LoRaWAN становится именно наличие достаточного числа независимых радиоканалов [1].

Как известно, вопросы радиочастот или радиочастотных каналов находятся в компетенциях Роскомнадзора или филиалов Главного радиочастотного центра (ГРЧЦ). Основной закон представлен постановлением правительства РФ от 20.10.2021 N 1800 «О порядке регистрации радиоэлектронных средств и высокочастотных устройств» [2].
Модули LoRa по решению ГКРЧ при Мининформсвязи РФ от 07.05.2007 № 07-20-03-001 (ред. от 27.09.2023) «О выделении полос радиочастот устройствам малого радиуса действия» вводятся в эксплуатацию согласно Приложению 1 как неспециализированные (любого назначения) устройства при условиях соблюденияпараметров, приведенных в таблице.
Сети LoRaWAN используют в РФ на основании Решения Государственной комиссии по радиочастотам № 07-20-03-001 в частотных диапазонах 864-865 МГц, 866-868 МГц, 868,15—868,55 и 868,7-869,2 МГц при условии соблюдения требований по ширине полосы, режиму работы, назначению радиопередающего изделия и излучаемой мощности (до 25 мВт в районе полосы частот 864-865 и 866-868 МГц, до 50 мВт - для 868,15-868,55 МГц и до 100 мВт -для 868,7-869,2 МГц). Таким образом, при ширине канала 125 кГц для работы доступны 19 каналов (см. рисунок).
Кроме этого, имеются ограничения по рабочему циклу. Допустим, что разрабатываемые устройства функционируют в диапазоне 868,7-869,2 МГц и имеют цикл работы 15 с, из которых 14 с они находятся в спящем режиме. В течение 0,5 с микроконтроллер почти одновременно считает и обработает данные с датчика объекта, а результаты измерений передаются с помощью модуля LoRa и концентраторана внутренний сервер.

При наличии на станции шести объектов опрос каждого устройства возможен только через 15 с, из которых можно задействовать лишь 10 % эфираили1,5 с. Так как информация с одного устройства передается 0,5 с, то передать ее в одном радиоканале смогут только три устройства. В диапазоне 868,7-869,2 МГц может быть организовано два радиоканала, по которым за 15 с будет получена информация от шести объектов. При уменьшении числа контролируемых объектов уменьшится и период опроса.
Однако возможно увеличение количества оборудования вне общего решения ГКРЧ, но для этого необходимо получить разрешение и оформить присвоение (назначение) радиочастот или радиочастотных каналов. Такая процедура подробно изложена в решении ГКРЧ при Минкомсвязи России от 07.11.2016 N 16-39-01 (ред. от 27.09.2023) [3].
Пояснение этих вопросов необходимо для первоначальных этапов создания проектов, где применяется технология LoRa для сбора и обработки телематической информации, так как от этого зависят ключевые технические характеристики разрабатываемых систем,правомерность эксплуатации оборудования, а также избежание штрафных санкций.

СПИСОК ИСТОЧНИКОВ

1. Цифровые технологии в системах обеспечения движения поездов : электронный практикум / С. М. Куценко, О. Г. Евдокимова, Е. В. Казакевич, А. М. Болдинов, И. А. Глухов. СПб.: ПГУПС, 2024. 55 с. URL: https://reader. lanbook.com/book/439517/ (Доступ 07.03.2025).
2. О порядке регистрации радиоэлектронных средств и высокочастотных устройств : постановление Правительства РФ от 20.10.2021 № 1800 (ред. от 01.07.2024). Доступ через СПБ КонсультантПлюс.
3. Об утверждении Порядка проведения экспертизы возможности использования заявленных радиоэлектронных средств и их электромагнитной совместимости с действующими и планируемыми для использования радиоэлектронными средствами, рассмотрения материалов и принятия решений о присвоении радиочастот или радиочастотных каналов в пределах выделенных полос радиочастот : решение ГКРЧ при Минкомсвязи России от 07.11.2016 № 16-39-01 (ред. от 30.08.2024). Доступ через СПБ КонсультантПлюс.