Firmware-over-the-Air (FOTA) met LoRa

Het zou bijna onmogelijk zijn om apparaatfirmware over-the-air (FOTA) bij te werken met LoRaWAN ^TM .

De LoRa Alliance stelt op deze pagina wel dat een dergelijke operatie mogelijk is, hoewel dit verwijst naar multicast-frames die beschikbaar zijn in klasse B- en C-apparaten.

Degenen in de gebruikersforums zijn het er niet mee eens:

Het Things Network-forum.

Libelium-forum

Symphony Link ^TM , is het Link Labs-protocol voor LoRa ontworpen met FOTA in gedachten. Meer over Symphony Link FOTA hieronder.

• Zie ook:Belangrijkste zakelijke voordelen van Firmware-over-the-Air

De reden dat firmware-over-the-air met LoRaWAN moeilijk is, komt door een paar factoren:

1. Gateway-transmissies zijn ongecoördineerd. Dit betekent dat ongeacht de tijd die de gateway besteedt aan het verzenden van firmware-downlinkberichten, hij niet naar het netwerk luistert. Nodes op een LoRaWAN-netwerk weten niet dat de gateway niet luistert, dus elk bericht dat ze proberen te verzenden gedurende de tijd dat de gateway aan het verzenden is, gaat verloren.
2. Er is geen MAC-laagconcept om een ​​klasse A-knooppunt in een modus te plaatsen waarin het multicastframes kan ontvangen. Multicast is in LoRaWAN toegevoegd aan klasse B/C-knooppunten om zaken als straatverlichting mogelijk te maken, niet echt voor firmware-overdrachten. Dit betekent dat FOTA voor LoRaWAN-apparaten op batterijen niet mogelijk is , omdat ze geen multicast-frames kunnen ontvangen.
3. LoRaWAN-gateways hebben een beperkte duty cycle. LoRaWAN-gateways kunnen slechts 1% van de tijd verzenden (ETSI), en hebben dus waarschijnlijk al die downlink-bronnen nodig voor bevestigingen en MAC-besturingsberichten. Er zou heel, heel weinig overblijven voor FOTA-multicast. In het Amerikaanse schema, waar een limiet van 1% inschakelduur niet vereist is, werkt het netwerk in principe niet meer voor uplink vanwege #1.

Firmware-over-the-Air met Symphony Link

Symphony biedt een mechanisme om een ​​bestand tot 256 KB te downlinken van een toegangspunt naar een eindknooppunt of groepen knooppunten. Het access point stelt de Infrastructure Beacon (IB) periode in op een hoge waarde, waardoor er meer downlinkcapaciteit voor de bestandsoverdracht ontstaat. Hierdoor kan het netwerk nog steeds functioneren voor uplink tijdens FOTA-operaties. Zodra de overdracht is voltooid, keert het toegangspunt terug naar de eerder geprogrammeerde IB-periode.

Afbeelding 1. OTA-bestandsoverdracht. Initialisatie voor de eerste volledige verzending van alle bestandssegmenten

Initialisatie OTA-bestandsoverdracht

Een voorbeeld van een initialisatie van een OTA-bestandsoverdracht is te zien in afbeelding 1. Een toegangspunt meldt de bijbehorende eindknooppunten dat het een nieuw bestand heeft om te downlinken. Het toegangspunt pauzeert dan en wacht tot de eindknooppunten reageren. Zodra aan de door de gebruiker gespecificeerde criteria is voldaan (bijv. aantal of percentage knooppunten dat kan deelnemen, time-out), begint het toegangspunt het bestand in segmenten te downlinken.

Afbeelding 2. OTA-bestandsoverdracht. Voorbeeld van hertransmissie van bestandssegmenten. ARQ tot einde overdracht.

OTA-bestandsoverdracht

Om de doorvoer voor de bestandsoverdracht te vergroten, downlinkt een toegangspunt meerdere bestandssegmenten per frame. Dit in tegenstelling tot andere downlink-pakketten, waarbij een toegangspunt slechts één bericht per knooppunt per frame of één broadcastbericht per frame downlinkt. Het eindknooppunt ontvangt en verzamelt alle bestandssegmenten die in een bepaald frame zijn ontvangen. Zodra een toegangspunt klaar is om zijn bestand te downlinken, verzendt het alle bestandssegmenten opeenvolgend en pauzeert het.

In figuur 1 eindigt de tijdreeks nadat alle bestandssegmenten eenmaal zijn verzonden. Op dit moment verzendt elk eindknooppunt dat deelneemt aan de bestandsoverdracht een lijst met bestandssegmenten die niet door dat eindknooppunt zijn ontvangen. Het toegangspunt stelt vervolgens een lijst voor hertransmissie van bestandssegmenten samen op basis van de verzoeken van zijn eindknooppunten. Een eindknooppunt kan het toegangspunt ook vragen om alle bestandssegmenten opnieuw te verzenden. Het toegangspunt verzendt de bestandssegmenten opnieuw en het proces herhaalt zich totdat alle deelnemende knooppunten het toegangspunt op de hoogte stellen van een succesvolle verzending of aan een storingscriterium.

Afbeelding 2 toont een voorbeeld van hertransmissie van bestandssegmenten en een knooppunt dat een succesvolle bestandsontvangst meldt. Het toegangspunt verzendt bestandssegmenten als niet-bevestigde downlinkberichten. Het ARQ-schema wordt bereikt wanneer knooppunten hun hertransmissieverzoeken rapporteren.

Beëindiging OTA-bestandsoverdracht

Zodra een node meldt dat het het bestand naar zijn toegangspunt heeft ontvangen, blijft het wakker totdat het een commando van het toegangspunt ontvangt om het bestand toe te passen. In figuur 2 is de laatste gebeurtenis het toegangspunt dat de bestandsoverdracht beëindigt met de opdracht "Bestand toepassen".

Conclusie

De OTA-bestandsoverdrachtmethode kan worden gebruikt om applicatiesoftware, scripts, instellingen, coderingssleutels, databases of firmware-updates van de Symphony Link-module over te dragen. Het is een krachtige toevoeging aan Symphony Link die veel industriële en zakelijke toepassingen mogelijk maakt.