Wat is het verschil tussen LoRa en LoRaWAN?
LoRa is de radiotechniek: een modulatie die een smal signaal zo breed spreidt dat het zelfs onder de ruis nog wordt herkend. Dat levert bereik op en kost datasnelheid. LoRaWAN is het netwerkprotocol erboven. Het regelt hoe apparaten zich aanmelden, hoe de data wordt versleuteld en hoe ze van de gateway naar de netwerkserver komt. Meer daarover in het artikel LoRa of LoRaWAN?.
Hoe is een LoRaWAN-netwerk opgebouwd?
- Eindapparaat: de meter of sensor. Hij stuurt zijn data via radio zonder aan een bepaalde gateway te zijn toegewezen.
- Gateway: ontvangt alle LoRa-pakketten binnen bereik en stuurt ze via Ethernet of mobiel netwerk door naar de netwerkserver.
- Netwerkserver: controleert de pakketten, verwijdert dubbel ontvangen pakketten en beheert apparaten en sleutels. Voorbeelden zijn The Things Network en ChirpStack.
- Applicatieserver: ontsleutelt de payload en geeft die via MQTT, HTTP of een API door aan uw systeem.
De payload is twee keer met AES-128 versleuteld: één keer voor het netwerk en één keer end-to-end voor de applicatie. De gateway ziet de inhoud niet.
Hoe meldt een apparaat zich aan: OTAA of ABP?
Bij OTAA (Over-the-Air Activation) stuurt het apparaat een join-verzoek met DevEUI en JoinEUI. De netwerkserver controleert het met de AppKey en kent nieuwe sessiesleutels toe. Bij ABP (Activation by Personalization) zijn de sessiesleutels vast in het apparaat opgeslagen. OTAA is veiliger en de gebruikelijke weg.
Wat betekenen de klassen A, B en C?
| Klasse | Ontvangst | Stroomverbruik | Typische toepassing |
|---|---|---|---|
| A | na elke uitzending twee korte ontvangstvensters | zeer laag | batterijgevoede sensoren, watermeters |
| B | extra ontvangstvensters volgens schema | laag | apparaten die op vaste tijden opdrachten ontvangen |
| C | ontvangst bijna continu open | hoger | netgevoede apparaten zoals kWh-meters |
Welk bereik heeft LoRaWAN?
Buiten zijn meerdere kilometers gebruikelijk, op het platteland met vrij zicht ook duidelijk meer. In gebouwen is het bereik korter: betonvloeren, metalen deuren en meterkasten dempen het signaal sterk, en kelders zijn vaak het lastigst. Een gateway in het gebouw of een externe antenne op de meter lost dat meestal op.
Hoe ver een pakket komt, hangt ook af van de spreidingsfactor, SF7 tot SF12. Een hogere spreidingsfactor reikt verder, maar de overdracht duurt langer en gebruikt dus meer van de beperkte zendtijd. Met ADR (Adaptive Data Rate) kiest de netwerkserver voor elk apparaat de kleinste spreidingsfactor die nog betrouwbaar aankomt.
Waarom levert LoRaWAN geen secondewaarden?
In de EU868-band mag een apparaat in de meeste subbanden maximaal 1 % van de tijd zenden. Bij een hoge spreidingsfactor kan één pakket langer dan een seconde duren, en de pauze daarna is navenant lang. Voor meters is dat geen nadeel: één waarde per 15 minuten volstaat voor facturatie en belastingsprofiel.
Een LoRaWAN-pakket is bovendien maar enkele tientallen bytes groot en binair gecodeerd. Om van de bytes meterstanden te maken, heeft de netwerk- of applicatieserver een decoder voor het betreffende apparaat nodig. Hoe dat gaat, toont het artikel LoRa-payload decoderen.
LoRaWAN met apparaten van EMU
De kWh-meter EMU Professional II met LoRa werkt volgens LoRaWAN 1.0.3 in klasse C, meldt zich standaard via OTAA aan en stuurt elke 15 minuten verbruik en teruglevering per tarief. Hij is er met interne antenne of daarnaast met een SMA-aansluiting voor een externe antenne.
Voor The Things Network is er een apparaatsjabloon, en de decoder stellen we beschikbaar op GitHub. De handleiding staat onder EMU Professional II LoRa in The Things Network. Wie geen eigen netwerkserver wil beheren, ontvangt de waarden direct in Joulio-Web met geïntegreerde netwerkserver.