Proizvodi/ EMU Professional II/ LoRa

Sučelje · EMU Professional II

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

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

Princip

Kako radi LoRa?


Dva se pojma stalno miješaju. LoRa je radijska tehnika – modulacija s proširenim spektrom koja uski signal razvlači toliko široko da se prepoznaje čak i ispod razine šuma. To donosi domet na račun brzine prijenosa. LoRaWAN je mrežni protokol iznad nje: pristupnici, mrežni poslužitelj, šifriranje, postupak prijave.

Logika se razlikuje od M-Busa ili Modbusa: nijedan master ne pita brojilo. Brojilo samo u fiksnom ritmu šalje mali paket, a pristupnik u radijskom dometu ga prima i prosljeđuje mrežnom poslužitelju. Nakon svakog slanja uređaj nakratko otvara dva prijamna prozora – to je klasa A, energetski najštedljiviji način rada.

U Europi to radi u nelicenciranom pojasu EU868. Nelicencirano ne znači bez pravila: vrijedi 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

Radijska tehnika. Modulacija s proširenim spektrom, domet na račun brzine prijenosa.

LoRaWAN

Mrežni protokol: pristupnici, mrežni poslužitelj, 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 pojasu.

razred A

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

OTAA

Prijava radijski s DevEUI, JoinEUI i AppKey. Preporučeni put.

ABP

Fiksno programirani ključevi sesije. Jednostavnije, ali manje sigurno.

Payload

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

Put podataka

Kako izmjerene vrijednosti LoRa mjerača sigurno stižu do ciljnog sustava?


S vlastitim mrežnim poslužiteljem ili izravno u Joulio-Webu: mjerač se priključuje putem OTAA, a sve izmjerene vrijednosti putuju šifrirano 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: vanjski mrežni poslužitelj s API-jem

Radio EU868BackhaulAPIDuplikat odbačenProfessional II LoRaStruja · EMUHelvatron H2OVodaHelvatron DELTA IIIToplinaGateway 1SIM modem (LTE)Gateway 2LANMrežni poslužiteljLNS + join serverDekoder payloadaNadzorni sustavObračunOblak / BIU mjeračuDevEUIJoinEUIAppKeyDevAddrNwkSKeyAppSKeyKljučevi sesije nakon joinaU gatewayimabez ključevasamo prosljeđuju paketeU mrežnom poslužiteljuDevEUIJoinEUIAppKeyDevAddrNwkSKeyAppSKeyKljučevi sesije nakon joina
  1. Ključevi na mjestuSvaki mjerač poznaje svoj DevEUI, JoinEUI i tajni AppKey. Iste tri vrijednosti pohranjene su u mrežnom poslužitelju. 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 integriranog SIM modema, gateway 2 putem LAN-a. Gatewayi ništa ne otvaraju. Mrežni poslužitelj prepoznaje paket primljen dva puta i odbacuje duplikat.
  4. Join acceptMrežni poslužitelj provjerava potpis, dodjeljuje mrežnu adresu (DevAddr) i odgovara, šifrirano ključem AppKey, preko gatewaya s najboljim prijamom.
  5. Ključevi sesijeMjerač i mrežni poslužitelj neovisno jedan od drugog izračunavaju iste ključeve sesije: NwkSKey za integritet, AppSKey za izmjerene vrijednosti. Nijedan se ne prenosi.
  6. Slanje izmjerenih vrijednostiMjerači električne energije, vode i topline šalju vrijednosti u fiksnom intervalu, šifrirane ključem AppSKey. Gatewayi ne mogu pročitati sadržaj.
  7. Provjera i dekodiranjeMrežni poslužitelj provjerava potpis, odbacuje duplikate, dešifrira podatke ključem AppSKey i dekoderom payloada pretvara bajtove u kWh, m³ i količinu topline.
  8. Prosljeđivanje putem API-jaDekodirane vrijednosti idu putem API-ja mrežnog poslužitelja, npr. REST, webhook ili MQTT, u nadzorni sustav, obračun ili oblak.

Slučaj primjene 2: Joulio-Web s integriranim mrežnim poslužiteljem

Radio EU868BackhaulUporabaDuplikat odbačenProfessional II LoRaStruja · EMUHelvatron H2OVodaHelvatron DELTA IIIToplinaGateway 1SIM modem (LTE)Gateway 2LANJoulio-Webintegrirani 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 integriranog 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, šifrirano ključem AppKey, preko gatewaya s najboljim prijamom.
  5. Ključevi sesijeMjerač i Joulio-Web neovisno jedan od drugog izračunavaju iste ključeve sesije: NwkSKey za integritet, AppSKey za izmjerene vrijednosti. Nijedan se ne prenosi.
  6. Slanje izmjerenih vrijednostiMjerači električne energije, vode i topline šalju vrijednosti u fiksnom intervalu, šifrirane ključem AppSKey. Gatewayi ne mogu pročitati sadržaj.
  7. Provjera i dekodiranjeJoulio-Web provjerava potpis, odbacuje duplikate, dešifrira podatke ključem AppSKey i dekoderom payloada pretvara bajtove u kWh, m³ i količinu topline.
  8. Izravno u Joulio-WebuJoulio-Web sam upravlja ključevima i vrijednosti izravno koristi za dashboarde, profil opterećenja i obračun pogonskih troškova. Sustavi trećih strana povezuju se putem API-ja Joulio-Weba.

Integracija

Kako dekodirati LoRa payload mjerača energije?


Ono što stiže na mrežni poslužitelj najprije je kratak blok bajtova. Da bi od toga nastalo „djelatna 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 radijske veze, nego zato što je dekoder napisan ručno i nikad dokumentiran. Zato ga isporučujemo gotovog.

The Things Network

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

Drugi mrežni poslužitelji

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

Testiranje prije montaže

S payload generatorom cijeli lanac od mrežnog poslužitelja do ciljnog sustava može se izgraditi i provjeriti prije nego što i jedno brojilo visi u oknu. Tako se traženje pogrešaka seli iz podruma za radni stol.

Radijsko planiranje

Koji domet LoRa postiže u zgradama?


Spreading factor

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

Građevinska situacija

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

Unaprijed izmjeriti

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

Kada odgovara

Kada je LoRa pravo sučelje?


Za

  • Mjerna mjesta bez trase kabela, npr. u postojećim zgradama
  • Raspršeni objekti s jednim zajedničkim pristupnikom
  • Naknadne ugradnje gdje se kabel više ne može provući
  • Četvrtsatne ili satne vrijednosti kao ciljna razlučivost
  • TTN predložak dostupan, dekoder javno na GitHubu

Protiv

  • Vrijednosti u sekundi ili regulacijski zadaci – duty cycle to isključuje
  • Velike količine podataka po očitavanju
  • Zajamčena isporuka u točno određeno vrijeme
  • Duboko položena mjerna mjesta bez radijskog 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 načelo. Popisi registara, struktura telegrama, raspored stezaljki i točni parametri svake izvedbe nalaze se u priručniku za sučelje.

PDFPriručnik za LoRa sučelje1490 · 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 sučelju


Koja je razlika između LoRe i LoRaWAN-a?

LoRa je radijska tehnika – modulacija s proširenim spektrom koja mijenja brzinu prijenosa za domet. LoRaWAN je mrežni protokol iznad nje, s pristupnicima, mrežnim poslužiteljem, šifriranjem i postupkom prijave. U praksi trebate oboje.

Postoji li gotov predložak za The Things Network?

Da. U TTN mreži EMU Professional II LoRa izravno je dostupan kao predložak. Stvorite uređaj, odaberite predložak, unesite ključeve – payload dekoder dolazi uz to.

Kako integrirati brojilo u drugi mrežni poslužitelj?

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

Koliko često LoRa brojilo šalje?

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

Koji ću domet postići?

To ovisi o lokaciji, a ne o broju u tehničkom listu. Armirani beton, zemlja i metalna vrata ormara koštaju znatno više razine signala nego udaljenost. Brojilo 30 m daleko u podrumu može biti teže od onog 2 km daleko s optičkom vidljivošću. Mjerenje na planiranom mjestu ugradnje nadmašuje svaki izračun.

OTAA or ABP?

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

Niste sigurni odgovara li LoRa?


Pošaljite nam broj mjernih mjesta, udaljenosti i ciljni sustav. Reći ćemo vam koja izvedba ima smisla – i kada bi drugo sučelje bilo bolji izbor.

Telefon
+41 (0)41 545 03 00

Tehnička podrška
helpdesk@emuag.ch

Narudžbe Švicarska
orders@emuag.ch