NAU Harvester System
RADIO CHANNEL LORA IN THE ALARM SYSTEM
Наукові журнали Національного Авіаційного Університету
View Archive Info| Field | Value | |
| Title |
RADIO CHANNEL LORA IN THE ALARM SYSTEM
РАДИОКАНАЛ LORA В СИСТЕМЕ ОХРАННОЙ СИГНАЛИЗАЦИИ Радіоканал LoRa в системі охоронної сигналізації |
|
| Creator |
Кучеров, Дмитро Павлович; Національний авіаційний університет
Березкін, Андрій Леонідович; Інститут проблем моделювання в енергетиці, імені Г.Є. Пухова НАН України |
|
| Subject |
Electronics
alarm systems; protocol; chirp signal; LoRa; radio channel 621.37.037 Электроника охранно-предупредительные средства; протокол; лчм-сигнал; LoRa; радиоканал 621.37.037 Електроніка охоронно-попереджувальні засоби; протокол; лчм-сигнал; LoRa; радіоканал 621.37.037 |
|
| Description |
The article substantiates the importance of using security and warning means for the construction of perimeter security for “large” industrial facilities, such as oil refineries and metallurgical plants, military depots and bases, nuclear power plants and other strategic facilities based on new principles for constructing a radio channel, which is considered more preferable for large areas protection and satisfies all-weather condition. Since the radio channel is exposed to radio interference, the use of the Internet of things using LoRa radio-protocol is proposed as a new approach, where it is assumed to use broadband signals, namely, signals with linear-frequency modulation in packet mode. The analysis is based on the assumption of the additivity of the reception of a useful signal against a background of Gaussian noise with a zero mean, which allows interference and noise to be presented as a single interference signal. The packet mode of information transmission is analyzed in terms of the probability of errors in the packet and throughput. The dependences of the probability of a bit error on the packet length for various signal-to-noise ratios and types of binary phase modulation are established, which makes it possible to extend these relations to the chirp - signals. Relations are also obtained for an effective mechanism for transmitting a stream with repetition under conditions of information loss and an estimate of the channel capacity is given. Estimates are provided of the information transmission distance for a real radio channel for a transmitter-receiver based on the LoRa module constructed on the SX1276 chip. The range of the radio channel was estimated taking into account the predicted transmission and reception losses, and it was also estimated based on the real sensitivity of the transmitter-receiver, for which the Vvedensky formula was essentially used. The obtained relations are confirmed by modeling.
В статье обосновывается важность применения охранно-предупредительных средств для построения периметровой охраны «больших» промышленных объектов, таких как нефтеперерабатывающие и металлургические комбинаты, военные склады и базы, атомные электростанции и другие стратегические объекты на новых принципах построения радиоканала, который считается более предпочтительным для больших площадей охраны и удовлетворяет условию всепогодности. Поскольку радиоканал оказывается подверженным воздействию радиопомех, в качестве нового подхода предлагается использование Интернета вещей по LoRa радио-протоколу, где предполагается использование широкополосных сигналов, а именно сигналов с линейной-частотной модуляцией в пакетном режиме. В основе анализа находится предположение об аддитивности приёма полезного сигнала на фоне гауссовых помех с нулевым средним, что позволяет интерференционные помехи и шум представить как один сигнал помехи. Анализируется пакетный режим передачи информации с точки зрения вероятности ошибок в пакете и пропускной способности. Установлены зависимости вероятности битовой ошибки от длины пакета для различных отношений сигнал-шум и типов двоичной фазовой модуляции, что позволяет распространить эти соотношения на лчм-сигналы. Получены также соотношения для эффективного механизма передачи потока с повторением в условиях потери информации и дана оценка пропускной способности канала. Предоставляются оценки расстояния передачи информации для реального канала радиосвязи для приёмопередатчика на основе модуля LoRa сконструированного на микросхеме SX1276. Оценка дальности действия радиоканала проделана с учётом прогнозируемых потерь передачи и приёма, а также произведена её оценка по реальной чувствительности приёмопередатчика, для получения которой существенно использована формула Введенского. Полученные соотношения подтверждаются моделированием. У статті обгрунтовується важливість застосування охоронно-попереджувальних засобів для побудови периметрової охорони "великих" промислових об'єктів, таких як нафтопереробні та металургійні комбінати, військові склади і арсенали, атомні електростанції та інші стратегічні об'єкти на нових принципах побудови радіоканалу, який вважається кращим для великих площ охорони і задовільняє умові все-погодності. Оскільки радіоканал виявляється схильним до впливу перешкод, як новий підхід пропонується використання Інтернету речей за LoRa радіо-протоколом, де передбачається використання широкосмугових сигналів, а саме сигналів з лінійною частотною модуляцією в пакетному режимі. В основі аналізу знаходиться припущення про адитивність прийому корисного сигналу на тлі гаусових перешкод з нульовим середнім, що дозволяє вважати інтерференційні перешкоди і шум як один сигнал перешкоди. Пакетний режим передачі інформації аналізується з точки зору ймовірності помилок в пакеті і пропускної здатності. Встановлено залежності імовірності бітової помилки від довжини пакету для різних типів відношень сигнал-шуму і типів двійкової фазової модуляції, що дозволяє поширити ці співвідношення на лчм-сигнали. Отримано також співвідношення для ефективного механізму передачі потоку з повторенням в умовах втрати інформації і дана оцінка пропускної здатності каналу. Надаються оцінки відстані передачі інформації для реального каналу радіозв'язку для прийомо-передавача на основі модуля LoRa, сконсруйованого на мікросхемі SX1276. Оцінка дальності дії радіоканалу проведена з урахуванням прогнозованих втарт передачі і прийому, а також проведена її оцінка за реальною чутливістю прийомо-передавача, для отримання якої суттєво використана формула Введенського. Отримані співвідношення підтверджуються моделюванням. |
|
| Publisher |
National Aviation University
|
|
| Contributor |
—
— — |
|
| Date |
2019-11-01
|
|
| Type |
—
— — |
|
| Format |
application/pdf
|
|
| Identifier |
http://jrnl.nau.edu.ua/index.php/SBT/article/view/13822
10.18372/2310-5461.43.13822 |
|
| Source |
Наукоємні технології; Том 43, № 3 (2019); 357-363
Science-based technologies; Том 43, № 3 (2019); 357-363 Наукоемкие технологии; Том 43, № 3 (2019); 357-363 |
|
| Language |
uk
|
|