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Interfaccia · EMU Professional II
Radio nella banda libera EU868, portata invece di velocità, contatori che trasmettono da sé. Qui si spiega come LoRa e LoRaWAN si collegano, perché il duty cycle determina la cadenza e come il template TTN e il nostro decoder semplificano l’integrazione.
Il principio
Due termini vengono continuamente confusi. LoRa è il procedimento radio: una modulazione a spettro espanso che allarga un segnale stretto al punto da renderlo riconoscibile anche sotto il rumore. Si guadagna in portata ciò che si perde in velocità. LoRaWAN è il protocollo di rete che vi si sovrappone: gateway, server di rete, cifratura, procedura di adesione.
La logica è inversa rispetto a M-Bus e Modbus. Nessun master interroga il contatore. Il contatore invia da sé, a ritmo fisso, un piccolo pacchetto; un gateway a portata radio lo capta e lo inoltra al server di rete. Dopo ogni trasmissione, un apparecchio in classe A apre brevemente due finestre di ricezione: è la modalità di base di ogni apparecchio LoRaWAN e la più parsimoniosa. Il Professional II funziona di serie in classe C e resta in ricezione tra una trasmissione e l’altra.
In Europa questo avviene nella banda libera EU868. Libera non significa senza regole: vale una limitazione del duty cycle che restringe il tempo di trasmissione per apparecchio e per ora. È questo il motivo per cui il LoRa è fatto per valori al quarto d’ora o orari e non per valori al secondo.
LoRa
Il procedimento radio. Modulazione a spettro espanso, portata a scapito della velocità.
LoRaWAN
Il protocollo di rete: gateway, server di rete, chiavi, adesione.
Fattore di spreading
Da SF7 a SF12. Più alto significa più lontano e più robusto, ma più lento e con più tempo di trasmissione.
Duty cycle
Limitazione di legge del tempo di trasmissione per apparecchio nella banda libera.
Classe A
L’apparecchio trasmette, poi due brevi finestre di ricezione. La modalità più parsimoniosa.
OTAA
Adesione via etere con DevEUI, JoinEUI e AppKey. La via consigliata.
ABP
Chiavi di sessione programmate in modo fisso. Più semplice, ma meno sicuro.
Payload
I dati utili del pacchetto – byte impacchettati in modo compatto, non testo leggibile.
Percorso dei dati
Con un network server proprio o direttamente in Joulio-Web: il contatore si registra via OTAA e tutti i valori viaggiano cifrati end-to-end. Vale per l’EMU Professional II LoRa come per i contatori Helvatron H2O e DELTA III. I gateway si limitano a inoltrare.
Integrazione
Ciò che arriva al server di rete è dapprima un breve blocco di byte. Perché ne esca «energia attiva prelevata, tariffa 1, 128 431 kWh» serve un decoder di payload: un piccolo pezzo di codice che scompone i byte secondo la struttura di payload dell’apparecchio.
È esattamente qui che i progetti LoRa falliscono più spesso – non sulla tratta radio, ma per il fatto che il decoder è stato scritto a mano e mai documentato. Per questo lo forniamo già pronto.
Nella rete TTN l’EMU Professional II LoRa è disponibile direttamente come template. Creare l’apparecchio, scegliere il template, inserire le chiavi – il decoder è incluso. Per il caso più frequente la questione è così del tutto risolta.
Per l’integrazione in altri sistemi il decoder si trova su GitHub. Si aggiungono due strumenti che girano direttamente nel browser: un decoder di payload per verificare un pacchetto ricevuto, e un generatore di payload per creare pacchetti di prova prima che sia montato il primo contatore. Entrambi evitano la ricerca dei guasti sull’impianto.
GITDecoder LoRaemuag/professional_II_lora WEBDecoder di payloadVerificare un pacchetto ricevuto WEBGeneratore di payloadCreare pacchetti di prova
Con il generatore di payload si può costruire e verificare l’intera catena, dal server di rete fino al sistema di destinazione, prima che un solo contatore sia installato nel cavedio. Questo sposta la ricerca dei guasti dalla cantina alla scrivania.
Pianificazione radio
Un fattore di spreading più alto porta portata e robustezza, ma allunga il tempo di trasmissione e consuma quindi più duty cycle ammesso. I contatori in cantina finiscono spesso a SF11 o SF12, quelli in visibilità diretta a SF7.
Cemento armato, terreno e porte metalliche di armadi attenuano il segnale più di quanto qualsiasi indicazione di distanza lasci supporre. Un contatore a 30 m nel seminterrato è più difficile da raggiungere di uno a 2 km in vista del gateway.
Un apparecchio di prova nel punto di montaggio previsto dice più di qualsiasi calcolo. Per immobili distribuiti conviene un sopralluogo con misura prima di fissare i gateway.
Collocazione
Documenti
Questa pagina spiega il principio. Elenchi dei registri, struttura dei telegrammi, assegnazione dei morsetti e i parametri esatti di ciascuna versione sono nel manuale dell’interfaccia.
PDFManuale dell’interfaccia LoRa1490 · struttura del payload · inglese GITDecoder LoRaemuag/professional_II_lora GITGeneratore di payloadSorgente su GitHub WEBDecoder di payloadEseguibile nel browser WEBGeneratore di payloadEseguibile nel browser PDFScheda tecnica Professional II1441 · inglese
Domande frequenti
LoRa è il procedimento radio – una modulazione a spettro espanso che scambia portata con velocità di trasmissione. LoRaWAN è il protocollo di rete che vi si sovrappone, con gateway, server di rete, cifratura e procedura di adesione. In pratica servono entrambi.
Sì. Nella rete TTN l’EMU Professional II LoRa è disponibile direttamente come template. Creare l’apparecchio, scegliere il template, inserire le chiavi – il decoder di payload è incluso.
Tramite il decoder che mettiamo a disposizione su GitHub. Ci sono inoltre un decoder e un generatore di payload come strumenti web: con il decoder verificate un pacchetto ricevuto, con il generatore create pacchetti di prova per costruire la catena prima che sia montato il primo contatore.
A ritmo fisso, non su richiesta. La cadenza dipende dal duty cycle nella banda libera EU868, che limita il tempo di trasmissione per apparecchio e per ora. Il LoRa è quindi adatto a valori al quarto d’ora e orari, non a valori al secondo o a compiti di regolazione.
Dipende dal luogo, non da un numero su una scheda tecnica. Cemento armato, terreno e porte metalliche di armadi attenuano il segnale molto più della distanza. Un contatore a 30 m nel seminterrato può essere più difficile da raggiungere di uno a 2 km in visibilità diretta. Una misura nel punto di montaggio previsto vale più di qualsiasi calcolo.
OTAA, l’adesione via etere con DevEUI, JoinEUI e AppKey, è la via consigliata: le chiavi di sessione vengono negoziate all’adesione. L’ABP lavora con chiavi programmate in modo fisso – più semplice da configurare, ma meno sicuro e più scomodo quando si cambia contatore.
Inviateci il numero di punti di misura, le distanze e il sistema di destinazione. Vi diremo quale versione ha senso – e quando un’altra interfaccia sarebbe la scelta migliore.
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