Jaký je rozdíl mezi LoRa a LoRaWAN?
LoRa je rádiová technika: modulace, která rozprostře úzký signál tak široce, že je rozpoznatelný i pod úrovní šumu. To přináší dosah na úkor datové rychlosti. LoRaWAN je síťový protokol nad ní. Určuje, jak se zařízení přihlašují, jak se data šifrují a jak se dostanou z brány k síťovému serveru. Více v článku LoRa, nebo LoRaWAN?.
Jak je síť LoRaWAN uspořádána?
- Koncové zařízení: měřič nebo senzor. Posílá svá data rádiem, aniž by byl přiřazen ke konkrétní bráně.
- Brána: přijímá všechny pakety LoRa v dosahu a přes Ethernet nebo mobilní síť je předává síťovému serveru.
- Síťový server: kontroluje pakety, odstraňuje duplicitně přijaté a spravuje zařízení a klíče. Příklady jsou The Things Network a ChirpStack.
- Aplikační server: dešifruje užitečná data a předává je vašemu systému přes MQTT, HTTP nebo API.
Užitečná data jsou šifrována dvakrát pomocí AES-128: jednou pro síť a jednou od konce ke konci pro aplikaci. Brána obsah nevidí.
Jak se zařízení přihlásí: OTAA, nebo ABP?
U OTAA (Over-the-Air Activation) pošle zařízení žádost o připojení s DevEUI a JoinEUI. Síťový server ji ověří pomocí AppKey a přidělí nové klíče relace. U ABP (Activation by Personalization) jsou klíče relace pevně uloženy v zařízení. OTAA je bezpečnější a je to obvyklá cesta.
Co znamenají třídy A, B a C?
| Třída | Příjem | Spotřeba energie | Typické použití |
|---|---|---|---|
| A | po každém vysílání dvě krátká přijímací okna | velmi nízká | bateriové senzory, vodoměry |
| B | další přijímací okna podle časového plánu | nízká | zařízení přijímající příkazy v pevných časech |
| C | příjem otevřený téměř nepřetržitě | vyšší | zařízení napájená ze sítě, například elektroměry |
Jaký dosah má LoRaWAN?
Venku je obvyklých několik kilometrů, na venkově s volným výhledem i výrazně více. V budovách je dosah kratší: betonové stropy, kovové dveře a elektroměrové skříně silně tlumí signál a sklepy bývají nejobtížnější. Brána v budově nebo externí anténa na měřiči to většinou vyřeší.
Jak daleko paket dojde, závisí i na rozprostíracím faktoru SF7 až SF12. Vyšší faktor dosáhne dál, ale přenos trvá déle, a spotřebuje tak víc z omezené doby vysílání. S ADR (Adaptive Data Rate) volí síťový server pro každé zařízení nejmenší rozprostírací faktor, který ještě spolehlivě dorazí.
Proč LoRaWAN nedodává sekundové hodnoty?
V pásmu EU868 smí zařízení ve většině dílčích pásem vysílat nejvýše 1 % času. Při vysokém rozprostíracím faktoru může jeden paket trvat přes sekundu a pauza po něm je odpovídajícím způsobem dlouhá. Pro měřiče to není nevýhoda: jedna hodnota každých 15 minut stačí pro vyúčtování i průběh zatížení.
Paket LoRaWAN má navíc jen několik desítek bajtů a je binárně kódovaný. Aby se z bajtů staly stavy měřiče, potřebuje síťový nebo aplikační server dekodér pro dané zařízení. Jak na to, ukazuje článek Dekódování payloadu LoRa.
LoRaWAN se zařízeními EMU
Elektroměr EMU Professional II s LoRa pracuje podle LoRaWAN 1.0.3 ve třídě C, standardně se přihlašuje přes OTAA a každých 15 minut posílá odběr a dodávku po tarifech. Dodává se s interní anténou nebo navíc s konektorem SMA pro externí anténu.
Pro The Things Network existuje šablona zařízení a dekodér poskytujeme na GitHubu. Návod je na stránce EMU Professional II LoRa v The Things Network. Kdo nechce provozovat vlastní síťový server, přijímá hodnoty přímo v Joulio-Web s integrovaným síťovým serverem.