Produkter/ EMU Professional II/ LoRa

Grensesnitt · EMU Professional II

LoRa på EMU Professional II: LoRaWAN, TTN og payload-dekoder

Radio i det lisensfrie EU868-båndet, rekkevidde fremfor datahastighet, målere som sender av seg selv. Denne siden forklarer hvordan LoRa og LoRaWAN henger sammen, hvorfor duty cycle styrer takten, og hvordan TTN-malen og vår dekoder gir deg lesbare verdier uten egen programmering.

Prinsippet

Hvordan fungerer LoRa?


To begreper blandes stadig sammen. LoRa er radioteknikken – en spredt spektrum-modulasjon som sprer et smalt signal så bredt at det fortsatt oppfattes under støynivået. Det gir rekkevidde på bekostning av datahastighet. LoRaWAN er nettverksprotokollen over den: gatewayer, nettverksserver, kryptering, påmeldingsprosedyre.

Logikken er en annen enn ved M-Bus eller Modbus: ingen master spør måleren. Måleren sender av seg selv en liten pakke i fast rytme, og en gateway innenfor radiorekkevidde fanger den opp og videresender den til nettverksserveren. Etter hver sending åpner enheten kort to mottaksvinduer – det er klasse A, den mest strømsparende driftsmodusen.

I Europa skjer dette i det lisensfrie EU868-båndet. Lisensfritt betyr ikke regelfritt: det gjelder en duty cycle-grense som begrenser sendetiden per enhet og time. Derfor er LoRa laget for kvarters- eller timeverdier og ikke for sekundverdier.

Begreper

LoRa

Radioteknikken. Spredt spektrum-modulasjon, rekkevidde på bekostning av datahastighet.

LoRaWAN

Nettverksprotokollen: gatewayer, nettverksserver, nøkler, påmelding.

Spreading factor

SF7 til SF12. Høyere betyr lenger og mer robust, men tregere og med mer sendetid.

Duty cycle

Lovbestemt begrensning av sendetiden per enhet i det lisensfrie båndet.

klasse A

Enheten sender, deretter to korte mottaksvinduer. Den mest energisparende modusen.

OTAA

Påmelding via radio med DevEUI, JoinEUI og AppKey. Den anbefalte veien.

ABP

Fast programmerte sesjonsnøkler. Enklere, men mindre sikkert.

Payload

Pakkens nyttedata – kompakt pakkede byte, ikke lesbar tekst.

Datavei

Hvordan kommer måleverdiene fra en LoRa-måler trygt fram til målsystemet?


Med egen nettverksserver eller direkte i Joulio-Web: Måleren kobler seg til via OTAA, og alle måleverdier er kryptert fra ende til ende. Det gjelder både EMU Professional II LoRa og Helvatron-målerne H2O og DELTA III. Gatewayene videresender bare.

Use case 1: ekstern nettverksserver med API

Radio EU868BackhaulAPIDuplikat forkastetProfessional II LoRaStrøm · EMUHelvatron H2OVannHelvatron DELTA IIIVarmeGateway 1SIM-modem (LTE)Gateway 2LANNettverksserverLNS + join-serverPayload-dekoderStyringssystemAvregningSky / BII målerenDevEUIJoinEUIAppKeyDevAddrNwkSKeyAppSKeySesjonsnøkler følger etter joinI gatewayeneingen nøklervideresender bare pakkerI nettverksserverenDevEUIJoinEUIAppKeyDevAddrNwkSKeyAppSKeySesjonsnøkler følger etter join
  1. Nøkler på plassHver måler kjenner sin DevEUI, JoinEUI og den hemmelige AppKey. De samme tre verdiene er registrert i nettverksserveren. AppKey sendes aldri via radio.
  2. Join requestMåleren kobler seg til med DevEUI, JoinEUI og et tilfeldig tall. Meldingen er signert med AppKey. Alle gatewayer innen rekkevidde mottar den, her begge.
  3. Videresending via LTE og LANGateway 1 sender via det innebygde SIM-modemet, gateway 2 via LAN. Gatewayene åpner ingenting. Nettverksserveren gjenkjenner pakken som er mottatt to ganger, og forkaster duplikatet.
  4. Join acceptNettverksserveren kontrollerer signaturen, tildeler en nettverksadresse (DevAddr) og svarer, kryptert med AppKey, via gatewayen med best mottak.
  5. SesjonsnøklerMåleren og nettverksserveren beregner hver for seg de samme sesjonsnøklene: NwkSKey for integritet, AppSKey for måleverdiene. Ingen av dem overføres.
  6. Sende måleverdierStrøm-, vann- og varmemålerne sender verdiene med fast intervall, kryptert med AppSKey. Gatewayene kan ikke lese innholdet.
  7. Kontrollere og dekodeNettverksserveren kontrollerer signaturen, forkaster duplikater, dekrypterer med AppSKey og gjør bytene om til kWh, m³ og varmemengde med payload-dekoderen.
  8. Videresending via APIDe dekodede verdiene går via nettverksserverens API, for eksempel REST, webhook eller MQTT, til styringssystem, avregning eller sky.

Use case 2: Joulio-Web med integrert nettverksserver

Radio EU868BackhaulBrukDuplikat forkastetProfessional II LoRaStrøm · EMUHelvatron H2OVannHelvatron DELTA IIIVarmeGateway 1SIM-modem (LTE)Gateway 2LANJoulio-Webintegrert LNSDekoder + analyseDashbordAvregningAPI (valgfritt)I målerenDevEUIJoinEUIAppKeyDevAddrNwkSKeyAppSKeySesjonsnøkler følger etter joinI gatewayeneingen nøklervideresender bare pakkerI Joulio-WebDevEUIJoinEUIAppKeyDevAddrNwkSKeyAppSKeySesjonsnøkler følger etter join
  1. Nøkler på plassHver måler kjenner sin DevEUI, JoinEUI og den hemmelige AppKey. De samme tre verdiene er registrert i Joulio-Web. AppKey sendes aldri via radio.
  2. Join requestMåleren kobler seg til med DevEUI, JoinEUI og et tilfeldig tall. Meldingen er signert med AppKey. Alle gatewayer innen rekkevidde mottar den, her begge.
  3. Videresending via LTE og LANGateway 1 sender via det innebygde SIM-modemet, gateway 2 via LAN. Gatewayene åpner ingenting. Joulio-Web gjenkjenner pakken som er mottatt to ganger, og forkaster duplikatet.
  4. Join acceptJoulio-Web kontrollerer signaturen, tildeler en nettverksadresse (DevAddr) og svarer, kryptert med AppKey, via gatewayen med best mottak.
  5. SesjonsnøklerMåleren og Joulio-Web beregner hver for seg de samme sesjonsnøklene: NwkSKey for integritet, AppSKey for måleverdiene. Ingen av dem overføres.
  6. Sende måleverdierStrøm-, vann- og varmemålerne sender verdiene med fast intervall, kryptert med AppSKey. Gatewayene kan ikke lese innholdet.
  7. Kontrollere og dekodeJoulio-Web kontrollerer signaturen, forkaster duplikater, dekrypterer med AppSKey og gjør bytene om til kWh, m³ og varmemengde med payload-dekoderen.
  8. Direkte i Joulio-WebJoulio-Web forvalter nøklene selv og bruker verdiene direkte til dashbord, lastprofil og driftskostnadsoppgjør. Tredjepartssystemer kobles til via Joulio-Webs API.

Integrasjon

Hvordan dekoder jeg LoRa-payloaden fra en strømmåler?


Det som kommer frem til nettverksserveren, er først en kort blokk med byte. For å gjøre det om til «aktiv energi uttak, tariff 1, 128 431 kWh» trenger du en payload-dekoder: en liten kodebit som tar bytene fra hverandre etter enhetens payloadstruktur.

Det er akkurat her LoRa-prosjekter oftest feiler – ikke på radiolinken, men fordi dekoderen ble skrevet for hånd og aldri dokumentert. Derfor leverer vi den ferdig.

The Things Network

I TTN-nettverket er EMU Professional II LoRa direkte tilgjengelig som mal. Opprett enheten, velg malen, legg inn nøklene – dekoderen følger med. I det vanligste tilfellet er saken dermed helt løst.

Andre nettverksservere

For integrasjon i andre systemer ligger dekoderen på GitHub. Med følger to verktøy som kjører direkte i nettleseren: en payload-dekoder for å kontrollere en mottatt pakke og en payload-generator for å lage testpakker før den første måleren er montert. Begge sparer feilsøking på stedet.

Test før montering

Med payload-generatoren kan hele kjeden fra nettverksserver til målsystem bygges og kontrolleres før en eneste måler henger i sjakten. Det flytter feilsøkingen fra kjelleren til skrivebordet.

Radioplanlegging

Hvilken rekkevidde oppnår LoRa i bygninger?


Spreading factor

En høyere spreading factor gir rekkevidde og robusthet, men forlenger sendetiden og bruker dermed mer av tillatt duty cycle. Målere i kjelleren havner ofte på SF11 eller SF12, målere med fri sikt på SF7.

Bygningsmessige forhold

Armert betong, jord og metallskapdører koster mer signalnivå enn noen avstandsangivelse tilsier. En måler 30 m unna i kjelleren er vanskeligere enn en 2 km unna med fri sikt til gatewayen.

Mål på forhånd

En testenhet på planlagt monteringssted sier mer enn noen beregning. For spredte eiendommer lønner det seg med en befaring med målinger før gatewayer monteres permanent.

Når det passer

Når er LoRa riktig grensesnitt?


For

  • Målepunkter uten kabeltrase, for eksempel i eksisterende bygninger
  • Spredte eiendommer med én felles gateway
  • Ettermonteringer der ingen kabel lenger kan trekkes
  • Kvarters- eller timeverdier som måloppløsning
  • TTN-mal tilgjengelig, dekoder offentlig på GitHub

Mot

  • Sekundverdier eller reguleringsoppgaver – duty cycle utelukker det
  • Store datamengder per avlesning
  • Garantert levering på et fast tidspunkt
  • Dypt liggende målepunkter uten radiovei ut
  • Anlegg der det uansett finnes M-Bus eller Ethernet

Se M-Bus · Se TCP/IP

Dokumenter

Håndbøker og datablad for nedlasting


Denne siden forklarer prinsippet. Registerlister, telegramoppbygging, klemmebelegg og de nøyaktige parameterne for hver variant står i grensesnitthåndboken.

PDFHåndbok for LoRa-grensesnittet1490 · payloadstruktur · engelsk GITLoRa decoderemuag/professional_II_lora GITPayload generatorKildekode på GitHub WEBPayload-dekoderKjører i nettleseren WEBPayload generatorKjører i nettleseren PDFDatablad Professional II1441 · engelsk

Ofte stilte spørsmål

Ofte stilte spørsmål om grensesnittet


Hva er forskjellen på LoRa og LoRaWAN?

LoRa er radioteknikken – en spredt spektrum-modulasjon som bytter datahastighet mot rekkevidde. LoRaWAN er nettverksprotokollen over den, med gatewayer, nettverksserver, kryptering og påmeldingsprosedyre. I praksis trenger du begge.

Finnes det en ferdig mal for The Things Network?

Ja. I TTN-nettverket er EMU Professional II LoRa direkte tilgjengelig som mal. Opprett enheten, velg malen, legg inn nøklene – payload-dekoderen følger med.

Hvordan integrerer jeg måleren i en annen nettverksserver?

Via dekoderen vi stiller til rådighet på GitHub. I tillegg finnes en payload-dekoder og en payload-generator som nettverktøy: med dekoderen kontrollerer du en mottatt pakke, med generatoren lager du testpakker for å bygge kjeden før den første måleren er montert.

Hvor ofte sender en LoRa-måler?

I fast rytme, ikke på forespørsel. Takten følger duty cycle i det lisensfrie EU868-båndet, som begrenser sendetiden per enhet og time. Dermed passer LoRa for kvarters- og timeverdier, ikke for sekundverdier eller reguleringsoppgaver.

Hvilken rekkevidde oppnår jeg?

Det avhenger av stedet, ikke av et tall i et datablad. Armert betong, jord og metallskapdører koster betydelig mer signalnivå enn avstand. En måler 30 m unna i kjelleren kan være vanskeligere enn en 2 km unna med fri sikt. En måling på planlagt monteringssted slår enhver beregning.

OTAA or ABP?

OTAA, påmelding via radio med DevEUI, JoinEUI og AppKey, er den anbefalte veien: sesjonsnøklene forhandles ved påmeldingen. ABP arbeider med fast programmerte nøkler – enklere å sette opp, men mindre sikkert og mer tungvint ved bytte av måler.

Usikker på om LoRa passer?


Send oss antall målepunkter, avstandene og målsystemet. Vi sier hvilken variant som gir mening – og når et annet grensesnitt er det bedre valget.

Telefon
+41 (0)41 545 03 00

Teknisk support
helpdesk@emuag.ch

Bestillinger Sveits
orders@emuag.ch