Proizvodi/ EMU Professional II/ LoRa

Interfejs · EMU Professional II

LoRa kod EMU Professional II: LoRaWAN, TTN i payload dekoder

Radio u nelicenciranom opsegu EU868, domet umjesto brzine prenosa, brojila koja sama šalju. Ova stranica objašnjava kako su LoRa i LoRaWAN povezani, zašto duty cycle određuje ritam i kako vam TTN šablon i naš dekoder daju čitljive vrijednosti bez vlastitog programiranja.

Princip

Kako radi LoRa?


Dva pojma se stalno miješaju. LoRa je radio tehnika – modulacija s proširenim spektrom koja uski signal razvlači toliko široko da se prepoznaje čak i ispod nivoa šuma. To donosi domet na račun brzine prenosa. LoRaWAN je mrežni protokol iznad nje: gatewayi, mrežni server, šifrovanje, postupak prijave.

Logika se razlikuje od M-Bus ili Modbus: nijedan master ne pita brojilo. Brojilo samo u fiksnom ritmu šalje mali paket, a gateway u radio dometu ga prima i prosljeđuje mrežnom serveru. Nakon svakog slanja uređaj nakratko otvara dva prijemna prozora – to je klasa A, energetski najštedljiviji način rada.

U Evropi to radi u nelicenciranom opsegu EU868. Nelicencirano ne znači bez pravila: važi ograničenje duty cycle koje ograničava vrijeme slanja po uređaju i satu. Zato je LoRa napravljena za četvrtsatne ili satne vrijednosti, a ne za vrijednosti u sekundi.

Pojmovi

LoRa

Radio tehnika. Modulacija s proširenim spektrom, domet na račun brzine prenosa.

LoRaWAN

Mrežni protokol: gatewayi, mrežni server, ključevi, prijava.

Spreading factor

SF7 do SF12. Više znači dalje i robusnije, ali sporije i s dužim vremenom slanja.

Duty cycle

Zakonsko ograničenje vremena slanja po uređaju u nelicenciranom opsegu.

klasa A

Uređaj šalje, zatim dva kratka prijemna prozora. Najštedljiviji način.

OTAA

Prijava putem radija s DevEUI, JoinEUI i AppKey. Preporučeni put.

ABP

Fiksno programirani ključevi sesije. Jednostavnije, ali manje sigurno.

Payload

Korisni podaci paketa – kompaktno upakovani bajtovi, ne čitljiv tekst.

Put podataka

Kako izmjerene vrijednosti LoRa mjerača sigurno stižu do ciljnog sistema?


S vlastitim mrežnim serverom ili direktno u Joulio-Webu: mjerač se priključuje putem OTAA, a sve izmjerene vrijednosti putuju šifrovano s kraja na kraj. To vrijedi za EMU Professional II LoRa kao i za Helvatron mjerače H2O i DELTA III. Gatewayi samo prosljeđuju.

Slučaj primjene 1: eksterni mrežni server s API-jem

Radio EU868BackhaulAPIDuplikat odbačenProfessional II LoRaStruja · EMUHelvatron H2OVodaHelvatron DELTA IIIToplotaGateway 1SIM modem (LTE)Gateway 2LANMrežni serverLNS + join serverDekoder payloadaNadzorni sistemObračunCloud / BIU mjeračuDevEUIJoinEUIAppKeyDevAddrNwkSKeyAppSKeyKljučevi sesije nakon joinaU gatewayimabez ključevasamo prosljeđuju paketeU mrežnom serveruDevEUIJoinEUIAppKeyDevAddrNwkSKeyAppSKeyKljučevi sesije nakon joina
  1. Ključevi na mjestuSvaki mjerač poznaje svoj DevEUI, JoinEUI i tajni AppKey. Iste tri vrijednosti pohranjene su u mrežnom serveru. AppKey se nikada ne šalje radiom.
  2. Join requestMjerač se priključuje s DevEUI, JoinEUI i slučajnim brojem. Poruka je potpisana ključem AppKey. Prima je svaki gateway u dometu, ovdje oba.
  3. Prosljeđivanje putem LTE i LANGateway 1 šalje putem integrisanog SIM modema, gateway 2 putem LAN-a. Gatewayi ništa ne otvaraju. Mrežni server prepoznaje paket primljen dva puta i odbacuje duplikat.
  4. Join acceptMrežni server provjerava potpis, dodjeljuje mrežnu adresu (DevAddr) i odgovara, šifrovano ključem AppKey, preko gatewaya s najboljim prijemom.
  5. Ključevi sesijeMjerač i mrežni server nezavisno jedan od drugog izračunavaju iste ključeve sesije: NwkSKey za integritet, AppSKey za izmjerene vrijednosti. Nijedan se ne prenosi.
  6. Slanje izmjerenih vrijednostiMjerači struje, vode i toplote šalju vrijednosti u fiksnom intervalu, šifrovane ključem AppSKey. Gatewayi ne mogu pročitati sadržaj.
  7. Provjera i dekodiranjeMrežni server provjerava potpis, odbacuje duplikate, dešifruje podatke ključem AppSKey i dekoderom payloada pretvara bajtove u kWh, m³ i količinu toplote.
  8. Prosljeđivanje putem API-jaDekodirane vrijednosti idu putem API-ja mrežnog servera, npr. REST, webhook ili MQTT, u nadzorni sistem, obračun ili cloud.

Slučaj primjene 2: Joulio-Web s integrisanim mrežnim serverom

Radio EU868BackhaulUpotrebaDuplikat odbačenProfessional II LoRaStruja · EMUHelvatron H2OVodaHelvatron DELTA IIIToplotaGateway 1SIM modem (LTE)Gateway 2LANJoulio-Webintegrisani LNSDekoder + analizaDashboardiObračunAPI (opcija)U mjeračuDevEUIJoinEUIAppKeyDevAddrNwkSKeyAppSKeyKljučevi sesije nakon joinaU gatewayimabez ključevasamo prosljeđuju paketeU Joulio-WebuDevEUIJoinEUIAppKeyDevAddrNwkSKeyAppSKeyKljučevi sesije nakon joina
  1. Ključevi na mjestuSvaki mjerač poznaje svoj DevEUI, JoinEUI i tajni AppKey. Iste tri vrijednosti pohranjene su u Joulio-Webu. AppKey se nikada ne šalje radiom.
  2. Join requestMjerač se priključuje s DevEUI, JoinEUI i slučajnim brojem. Poruka je potpisana ključem AppKey. Prima je svaki gateway u dometu, ovdje oba.
  3. Prosljeđivanje putem LTE i LANGateway 1 šalje putem integrisanog SIM modema, gateway 2 putem LAN-a. Gatewayi ništa ne otvaraju. Joulio-Web prepoznaje paket primljen dva puta i odbacuje duplikat.
  4. Join acceptJoulio-Web provjerava potpis, dodjeljuje mrežnu adresu (DevAddr) i odgovara, šifrovano ključem AppKey, preko gatewaya s najboljim prijemom.
  5. Ključevi sesijeMjerač i Joulio-Web nezavisno jedan od drugog izračunavaju iste ključeve sesije: NwkSKey za integritet, AppSKey za izmjerene vrijednosti. Nijedan se ne prenosi.
  6. Slanje izmjerenih vrijednostiMjerači struje, vode i toplote šalju vrijednosti u fiksnom intervalu, šifrovane ključem AppSKey. Gatewayi ne mogu pročitati sadržaj.
  7. Provjera i dekodiranjeJoulio-Web provjerava potpis, odbacuje duplikate, dešifruje podatke ključem AppSKey i dekoderom payloada pretvara bajtove u kWh, m³ i količinu toplote.
  8. Direktno u Joulio-WebuJoulio-Web sam upravlja ključevima i vrijednosti direktno koristi za dashboarde, profil opterećenja i obračun pogonskih troškova. Sistemi trećih strana povezuju se putem API-ja Joulio-Weba.

Integracija

Kako dekodirati LoRa payload mjerača energije?


Ono što stiže na mrežni server je najprije kratak blok bajtova. Da bi od toga nastalo „aktivna energija preuzimanje, tarifa 1, 128.431 kWh“, potreban je payload dekoder: mali dio koda koji bajtove razlaže prema strukturi payloada uređaja.

Upravo ovdje LoRa projekti najčešće propadaju – ne zbog radio veze, nego zato što je dekoder napisan ručno i nikada dokumentovan. Zato ga isporučujemo gotovog.

The Things Network

U TTN mreži EMU Professional II LoRa je direktno dostupan kao šablon. Kreirajte uređaj, odaberite šablon, unesite ključeve – dekoder dolazi uz to. Za najčešći slučaj stvar je time potpuno riješena.

Drugi mrežni serveri

Za integraciju u druge sisteme dekoder je na GitHubu. Uz njega dolaze dva alata koja rade direktno u pregledniku: payload dekoder za provjeru primljenog paketa i payload generator za izradu testnih paketa prije ugradnje prvog brojila. Oba štede traženje grešaka na terenu.

Testiranje prije montaže

S payload generatorom cijeli lanac od mrežnog servera do ciljnog sistema može se izgraditi i provjeriti prije nego što i jedno brojilo visi u oknu. Tako se traženje grešaka seli iz podruma za radni sto.

Radio planiranje

Koji domet LoRa postiže u zgradama?


Spreading factor

Veći spreading factor donosi domet i robusnost, ali produžava vrijeme slanja i time troši više dozvoljenog duty cyclea. Brojila u podrumu često završe na SF11 ili SF12, brojila s optikom na SF7.

Građevinska situacija

Armirani beton, zemlja i metalna vrata ormara koštaju više nivoa signala nego što bilo koji podatak o udaljenosti nagovještava. Brojilo 30 m daleko u podrumu teže je od onog 2 km daleko s pogledom na gateway.

Unaprijed izmjeriti

Testni uređaj na planiranom mjestu ugradnje govori više od svakog proračuna. Kod raspršenih objekata isplati se obilazak s mjerenjima prije nego što se gatewayi trajno montiraju.

Kada odgovara

Kada je LoRa pravi interfejs?


Za

  • Mjerna mjesta bez trase kabla, npr. u postojećim zgradama
  • Raspršeni objekti s jednim zajedničkim gatewayem
  • Naknadne ugradnje gdje se kabl više ne može provući
  • Četvrtsatne ili satne vrijednosti kao ciljna rezolucija
  • TTN šablon dostupan, dekoder javno na GitHubu

Protiv

  • Vrijednosti u sekundi ili regulacijski zadaci – duty cycle to isključuje
  • Velike količine podataka po očitavanju
  • Garantovana isporuka u fiksno vrijeme
  • Duboko položena mjerna mjesta bez radio puta prema van
  • Instalacije gdje ionako postoji M-Bus ili Ethernet

Pogledajte M-Bus · Pogledajte TCP/IP

Dokumenti

Priručnici i tehnički listovi za preuzimanje


Ova stranica objašnjava princip. Liste registara, struktura telegrama, raspored stezaljki i tačni parametri svake izvedbe nalaze se u priručniku za interfejs.

PDFPriručnik za LoRa interfejs1490 · struktura payloada · engleski GITLoRa decoderemuag/professional_II_lora GITPayload generatorIzvorni kod na GitHubu WEBDekoder payloadaRadi u pregledniku WEBPayload generatorRadi u pregledniku PDFTehnički list Professional II1441 · engleski

Česta pitanja

Česta pitanja o interfejsu


Koja je razlika između LoRa i LoRaWAN?

LoRa je radio tehnika – modulacija s proširenim spektrom koja mijenja brzinu prenosa za domet. LoRaWAN je mrežni protokol iznad nje, s gatewayima, mrežnim serverom, šifrovanjem i postupkom prijave. U praksi su vam potrebna oba.

Postoji li gotov šablon za The Things Network?

Da. U TTN mreži EMU Professional II LoRa je direktno dostupan kao šablon. Kreirajte uređaj, odaberite šablon, unesite ključeve – payload dekoder dolazi uz to.

Kako integrisati brojilo u drugi mrežni server?

Putem dekodera koji nudimo na GitHubu. Uz to postoje payload dekoder i payload generator kao web alati: dekoderom provjeravate primljeni paket, generatorom pravite testne pakete za izgradnju lanca prije ugradnje prvog brojila.

Koliko često LoRa brojilo šalje?

U fiksnom ritmu, ne na zahtjev. Takt slijedi duty cycle u nelicenciranom opsegu EU868, koji ograničava vrijeme slanja po uređaju i satu. Zato je LoRa pogodna za četvrtsatne i satne vrijednosti, a ne za vrijednosti u sekundi ili regulacijske zadatke.

Koji domet ću postići?

To zavisi od lokacije, a ne od broja u tehničkom listu. Armirani beton, zemlja i metalna vrata ormara koštaju znatno više nivoa signala nego udaljenost. Brojilo 30 m daleko u podrumu može biti teže od onog 2 km daleko s optikom. Mjerenje na planiranom mjestu ugradnje nadmašuje svaki proračun.

OTAA or ABP?

OTAA, prijava putem radija s DevEUI, JoinEUI i AppKey, preporučeni je put: ključevi sesije dogovaraju se pri prijavi. ABP radi s fiksno programiranim ključevima – jednostavnije za podešavanje, ali manje sigurno i nezgodnije pri zamjeni brojila.

Niste sigurni da li LoRa odgovara?


Pošaljite nam broj mjernih mjesta, udaljenosti i ciljni sistem. Reći ćemo vam koja izvedba ima smisla – i kada bi drugi interfejs bio bolji izbor.

Telefon
+41 (0)41 545 03 00

Tehnička podrška
helpdesk@emuag.ch

Narudžbe Švicarska
orders@emuag.ch