Mikä on LoRan ja LoRaWANin ero?
LoRa on radiotekniikka: modulaatio, joka levittää kapean signaalin niin laajalle, että se tunnistetaan vielä kohinan alapuolelta. Se tuo kantamaa ja maksaa tiedonsiirtonopeudessa. LoRaWAN on sen päällä oleva verkkoprotokolla. Se määrittää, miten laitteet liittyvät verkkoon, miten data salataan ja miten se kulkee yhdyskäytävältä verkkopalvelimelle. Lisää artikkelissa LoRa vai LoRaWAN?.
Miten LoRaWAN-verkko on rakennettu?
- Päätelaite: mittari tai anturi. Se lähettää tietonsa radiolla olematta sidottu tiettyyn yhdyskäytävään.
- Yhdyskäytävä: vastaanottaa kaikki kantaman sisällä olevat LoRa-paketit ja välittää ne Ethernetin tai matkaviestinverkon kautta verkkopalvelimelle.
- Verkkopalvelin: tarkistaa paketit, poistaa kahdesti vastaanotetut ja hallinnoi laitteita ja avaimia. Esimerkkejä ovat The Things Network ja ChirpStack.
- Sovelluspalvelin: purkaa hyötykuorman salauksen ja välittää sen järjestelmääsi MQTT:n, HTTP:n tai rajapinnan kautta.
Hyötykuorma on salattu kahdesti AES-128:lla: kerran verkkoa varten ja kerran päästä päähän sovellusta varten. Yhdyskäytävä ei näe sisältöä.
Miten laite liittyy verkkoon: OTAA vai ABP?
OTAA:ssa (Over-the-Air Activation) laite lähettää liittymispyynnön, jossa on DevEUI ja JoinEUI. Verkkopalvelin tarkistaa sen AppKeyllä ja antaa uudet istuntoavaimet. ABP:ssä (Activation by Personalization) istuntoavaimet on tallennettu laitteeseen pysyvästi. OTAA on turvallisempi ja tavallinen tapa.
Mitä luokat A, B ja C tarkoittavat?
| Luokka | Vastaanotto | Virrankulutus | Tyypillinen käyttö |
|---|---|---|---|
| A | kaksi lyhyttä vastaanottoikkunaa jokaisen lähetyksen jälkeen | hyvin pieni | paristokäyttöiset anturit, vesimittarit |
| B | lisävastaanottoikkunat aikataulun mukaan | pieni | laitteet, jotka saavat komentoja kiinteinä aikoina |
| C | vastaanotto auki lähes jatkuvasti | suurempi | verkkovirtakäyttöiset laitteet, kuten sähkömittarit |
Mikä on LoRaWANin kantama?
Ulkona usean kilometrin kantama on tavallinen, maaseudulla esteettömällä näkyvyydellä selvästi enemmänkin. Rakennuksissa kantama on lyhyempi: betonilaatat, metalliovet ja mittarikaapit vaimentavat signaalia voimakkaasti, ja kellarit ovat usein vaikeimpia. Yhdyskäytävä rakennuksessa tai ulkoinen antenni mittarissa ratkaisee asian yleensä.
Paketin kantamaan vaikuttaa myös levityskerroin, SF7–SF12. Suurempi levityskerroin kantaa pidemmälle, mutta lähetys kestää kauemmin ja kuluttaa enemmän rajoitetusta lähetysajasta. ADR:n (Adaptive Data Rate) avulla verkkopalvelin valitsee kullekin laitteelle pienimmän levityskertoimen, jolla paketti vielä menee luotettavasti perille.
Miksi LoRaWAN ei toimita sekuntiarvoja?
EU868-alueella laite saa useimmilla osakaistoilla lähettää enintään 1 % ajasta. Suurella levityskertoimella yksittäinen paketti voi kestää yli sekunnin, ja sen jälkeinen tauko on vastaavasti pitkä. Mittareille tämä ei ole haitta: yksi arvo 15 minuutin välein riittää laskutukseen ja kuormitusprofiiliin.
LoRaWAN-paketti on lisäksi vain muutaman kymmenen tavun kokoinen ja binäärikoodattu. Jotta tavuista saadaan lukemia, verkko- tai sovelluspalvelin tarvitsee kyseisen laitteen dekooderin. Miten se tehdään, näyttää artikkeli LoRa-hyötykuorman dekoodaus.
LoRaWAN EMUn laitteilla
Sähkömittari EMU Professional II LoRalla toimii LoRaWAN 1.0.3:n mukaan luokassa C, liittyy verkkoon oletuksena OTAA:lla ja lähettää 15 minuutin välein kulutuksen ja syötön tariffeittain. Se on saatavana sisäisellä antennilla tai lisäksi SMA-liittimellä ulkoista antennia varten.
The Things Networkiin on laitepohja, ja dekooderin tarjoamme GitHubissa. Ohje on sivulla EMU Professional II LoRa The Things Networkissä. Jos et halua ylläpitää omaa verkkopalvelinta, saat arvot suoraan Joulio-Webiin, jossa on integroitu verkkopalvelin.