Kennis/Interfaces uitgelegd/LoRa en LoRaWAN

Interfaces uitgelegdLoRaWAN

Wat is LoRaWAN? LoRa en LoRaWAN voor meters uitgelegd

LoRaWAN is een radionetwerk voor kleine hoeveelheden data over grote afstanden. Meters sturen hun waarden met vaste tussenpozen naar een gateway; een kabel naar de meter is niet nodig. LoRa is de radiotechniek eronder, LoRaWAN het netwerkprotocol erboven.

Het belangrijkste in het kort

  • LoRa is een radiomodulatie met chirp-spreidspectrum: veel bereik, weinig datasnelheid.
  • LoRaWAN is het netwerkprotocol van de LoRa Alliance, met gateways, netwerkserver en versleuteling.
  • In Europa zendt LoRaWAN licentievrij in de band 863–870 MHz, met beperkte zendtijd (duty cycle).
  • Apparaten melden zich via OTAA aan met DevEUI, JoinEUI en AppKey.
  • Geschikt voor kwartier- of uurwaarden, niet voor secondewaarden.

Op deze pagina

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?

  1. Eindapparaat: de meter of sensor. Hij stuurt zijn data via radio zonder aan een bepaalde gateway te zijn toegewezen.
  2. Gateway: ontvangt alle LoRa-pakketten binnen bereik en stuurt ze via Ethernet of mobiel netwerk door naar de netwerkserver.
  3. Netwerkserver: controleert de pakketten, verwijdert dubbel ontvangen pakketten en beheert apparaten en sleutels. Voorbeelden zijn The Things Network en ChirpStack.
  4. 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?

KlasseOntvangstStroomverbruikTypische toepassing
Ana elke uitzending twee korte ontvangstvensterszeer laagbatterijgevoede sensoren, watermeters
Bextra ontvangstvensters volgens schemalaagapparaten die op vaste tijden opdrachten ontvangen
Contvangst bijna continu openhogernetgevoede 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.

Veelgestelde vragen


Is LoRa hetzelfde als LoRaWAN?

Nee. LoRa is de radiotechniek, LoRaWAN het netwerkprotocol met gateways, netwerkserver en versleuteling dat op LoRa voortbouwt.

Heb ik een eigen gateway nodig?

Niet per se. Waar een openbaar netwerk zoals The Things Network of het netwerk van een aanbieder dekking heeft, volstaat dat. Voor meters in de kelder of wanneer de beschikbaarheid gegarandeerd moet zijn, is een eigen gateway in het gebouw meestal de betere keuze.

Is LoRaWAN versleuteld?

Ja. De payload is met AES-128 versleuteld, gescheiden voor het netwerk en voor de applicatie. Gateway en netwerkbeheerder zien de meetwaarden niet.

Hoe vaak kan een LoRaWAN-meter zenden?

Dat wordt beperkt door de duty cycle en de spreidingsfactor. Gebruikelijk zijn intervallen van 15 minuten tot een uur. De EMU Professional II zendt standaard elke 15 minuten.

Wat is het verschil tussen LoRaWAN en Wireless M-Bus?

Beide zenden op 868 MHz, maar ze zijn niet compatibel. Wireless M-Bus is bedoeld om meters over korte afstanden uit te lezen, bijvoorbeeld via verzamelaars in het gebouw. LoRaWAN is een netwerk met gateways en netwerkserver dat grotere afstanden overbrugt en de data direct in het doelsysteem aflevert.

Verder lezen


SEITEkWh-meter met LoRaEMU Professional II met LoRaWAN SEITEThe Things NetworkEMU Professional II LoRa koppelen SEITELoRa of LoRaWAN?De twee begrippen helder gescheiden SEITEInterfaces uitgelegdAlle vijf interfaces vergeleken

Meters via radio uitlezen?


Stuur ons het aantal meters, hun plaats in het gebouw en het doelsysteem. Wij vertellen u of LoRaWAN past en wat daarvoor nodig is.

Telefoon
+41 (0)41 545 03 00

Technische ondersteuning
helpdesk [at] emuag.ch
Supportformulier →