Producten/ EMU Professional II/ LoRa

Interface · EMU Professional II

LoRa bij de EMU Professional II: LoRaWAN, TTN en payload-decoder

Radio in de licentievrije EU868-band, bereik in plaats van datasnelheid, meters die uit zichzelf zenden. Deze pagina legt uit hoe LoRa en LoRaWAN samenhangen, waarom de duty cycle de timing bepaalt en hoe de TTN-template en onze decoder u leesbare waarden geven zonder dat u zelf hoeft te programmeren.

Het principe

Hoe werkt LoRa?


Twee begrippen worden voortdurend door elkaar gehaald. LoRa is de radiotechniek – een spread-spectrummodulatie die een smal signaal zo breed uitwaaiert dat het zelfs onder de ruis nog wordt herkend. Dat levert bereik op ten koste van datasnelheid. LoRaWAN is het netwerkprotocol daarbovenop: gateways, netwerkserver, versleuteling, aanmeldprocedure.

De logica verschilt van M-Bus of Modbus: geen master vraagt de meter. De meter zendt uit zichzelf in een vast ritme een klein pakket, en een gateway binnen radiobereik vangt het op en stuurt het door naar de netwerkserver. Na elke uitzending opent het apparaat kort twee ontvangstvensters – dat is klasse A, de zuinigste bedrijfsmodus.

In Europa loopt dat in de licentievrije EU868-band. Licentievrij betekent niet regelvrij: er geldt een duty-cycle-limiet die de zendtijd per apparaat en uur beperkt. Daarom is LoRa gemaakt voor kwartier- of uurwaarden en niet voor secondewaarden.

Begrippen

LoRa

De radiotechniek. Spread-spectrummodulatie, bereik ten koste van datasnelheid.

LoRaWAN

Het netwerkprotocol: gateways, netwerkserver, sleutels, aanmelding.

Spreading factor

SF7 tot SF12. Hoger betekent verder en robuuster, maar langzamer en met meer zendtijd.

Duty cycle

Wettelijke beperking van de zendtijd per apparaat in de licentievrije band.

klasse A

Het apparaat zendt, daarna twee korte ontvangstvensters. De zuinigste modus.

OTAA

Aanmelden via de radio met DevEUI, JoinEUI en AppKey. De aanbevolen weg.

ABP

Vast geprogrammeerde sessiesleutels. Eenvoudiger, maar minder veilig.

Payload

De nuttige data van het pakket – compact verpakte bytes, geen leesbare tekst.

Datapad

Hoe komen de meetwaarden van een LoRa-meter veilig in het doelsysteem?


Met een eigen network server of rechtstreeks in Joulio-Web: de meter meldt zich aan via OTAA en alle meetwaarden reizen end-to-end versleuteld. Dat geldt voor de EMU Professional II LoRa en net zo goed voor de Helvatron-meters H2O en DELTA III. De gateways sturen alleen door.

Use case 1: externe network server met API

Radio EU868BackhaulAPIDuplicaat verwijderdProfessional II LoRaStroom · EMUHelvatron H2OWaterHelvatron DELTA IIIWarmteGateway 1SIM-modem (LTE)Gateway 2LANNetwork serverLNS + join serverPayload-decoderMonitoringAfrekeningCloud / BIIn de meterDevEUIJoinEUIAppKeyDevAddrNwkSKeyAppSKeySessiesleutels volgen na de joinIn de gatewaysgeen sleutelssturen alleen doorIn de network serverDevEUIJoinEUIAppKeyDevAddrNwkSKeyAppSKeySessiesleutels volgen na de join
  1. Sleutels vastgelegdElke meter kent zijn DevEUI, de JoinEUI en de geheime AppKey. Dezelfde drie waarden zijn vastgelegd in de network server. De AppKey gaat nooit door de lucht.
  2. Join requestDe meter meldt zich aan met DevEUI, JoinEUI en een willekeurig getal. Het bericht is ondertekend met de AppKey. Elke gateway binnen bereik ontvangt het, hier allebei.
  3. Doorsturen via LTE en LANGateway 1 stuurt via de ingebouwde SIM-modem, gateway 2 via LAN. De gateways openen niets. De network server herkent het dubbel ontvangen pakket en verwijdert het duplicaat.
  4. Join acceptDe network server controleert de handtekening, kent een netwerkadres (DevAddr) toe en antwoordt, versleuteld met de AppKey, via de gateway met de beste ontvangst.
  5. SessiesleutelsDe meter en de network server berekenen elk zelfstandig dezelfde sessiesleutels: NwkSKey voor de integriteit, AppSKey voor de meetwaarden. Geen van beide wordt verzonden.
  6. Meetwaarden versturenDe stroom-, water- en warmtemeters sturen hun waarden met een vast interval, versleuteld met de AppSKey. De gateways kunnen de inhoud niet lezen.
  7. Controleren en decoderenDe network server controleert de handtekening, verwijdert duplicaten, ontsleutelt met de AppSKey en zet de bytes met de payload-decoder om in kWh, m³ en warmtehoeveelheid.
  8. Doorgeven via APIDe gedecodeerde waarden gaan via de API van de network server, bijvoorbeeld REST, webhook of MQTT, naar monitoringsysteem, afrekening of cloud.

Use case 2: Joulio-Web met geïntegreerde network server

Radio EU868BackhaulGebruikDuplicaat verwijderdProfessional II LoRaStroom · EMUHelvatron H2OWaterHelvatron DELTA IIIWarmteGateway 1SIM-modem (LTE)Gateway 2LANJoulio-Webgeïntegreerde LNSDecoder + analyseDashboardsServicekostenAPI (optioneel)In de meterDevEUIJoinEUIAppKeyDevAddrNwkSKeyAppSKeySessiesleutels volgen na de joinIn de gatewaysgeen sleutelssturen alleen doorIn Joulio-WebDevEUIJoinEUIAppKeyDevAddrNwkSKeyAppSKeySessiesleutels volgen na de join
  1. Sleutels vastgelegdElke meter kent zijn DevEUI, de JoinEUI en de geheime AppKey. Dezelfde drie waarden zijn vastgelegd in Joulio-Web. De AppKey gaat nooit door de lucht.
  2. Join requestDe meter meldt zich aan met DevEUI, JoinEUI en een willekeurig getal. Het bericht is ondertekend met de AppKey. Elke gateway binnen bereik ontvangt het, hier allebei.
  3. Doorsturen via LTE en LANGateway 1 stuurt via de ingebouwde SIM-modem, gateway 2 via LAN. De gateways openen niets. Joulio-Web herkent het dubbel ontvangen pakket en verwijdert het duplicaat.
  4. Join acceptJoulio-Web controleert de handtekening, kent een netwerkadres (DevAddr) toe en antwoordt, versleuteld met de AppKey, via de gateway met de beste ontvangst.
  5. SessiesleutelsDe meter en Joulio-Web berekenen elk zelfstandig dezelfde sessiesleutels: NwkSKey voor de integriteit, AppSKey voor de meetwaarden. Geen van beide wordt verzonden.
  6. Meetwaarden versturenDe stroom-, water- en warmtemeters sturen hun waarden met een vast interval, versleuteld met de AppSKey. De gateways kunnen de inhoud niet lezen.
  7. Controleren en decoderenJoulio-Web controleert de handtekening, verwijdert duplicaten, ontsleutelt met de AppSKey en zet de bytes met de payload-decoder om in kWh, m³ en warmtehoeveelheid.
  8. Rechtstreeks in Joulio-WebJoulio-Web beheert de sleutels zelf en gebruikt de waarden direct voor dashboards, belastingsprofiel en servicekostenafrekening. Systemen van derden koppelt u via de Joulio-Web-API.

Integratie

Hoe decodeer ik de LoRa-payload van een kWh-meter?


Wat bij de netwerkserver aankomt, is eerst een kort blok bytes. Om daar „actieve energie afname, tarief 1, 128.431 kWh” van te maken, hebt u een payload-decoder nodig: een klein stukje code dat de bytes volgens de payloadstructuur van het apparaat ontleedt.

Precies hier lopen LoRa-projecten het vaakst vast – niet op de radioverbinding, maar omdat de decoder met de hand is geschreven en nooit is gedocumenteerd. Daarom leveren we hem kant-en-klaar.

The Things Network

In het TTN-netwerk is de EMU Professional II LoRa direct als template beschikbaar. Apparaat aanmaken, template kiezen, sleutels invoeren – de decoder komt mee. Voor het meest voorkomende geval is de zaak daarmee volledig afgehandeld.

Andere netwerkservers

Voor de integratie in andere systemen staat de decoder op GitHub. Daarbij horen twee tools die direct in de browser draaien: een payload-decoder om een ontvangen pakket te controleren, en een payload-generator om testpakketten te maken voordat de eerste meter is geïnstalleerd. Beide besparen foutzoeken ter plaatse.

Testen vóór de montage

Met de payload-generator kan de hele keten van netwerkserver tot doelsysteem worden opgebouwd en gecontroleerd voordat er één meter in de schacht hangt. Zo verhuist het foutzoeken van de kelder naar het bureau.

Radioplanning

Welk bereik haalt LoRa in gebouwen?


Spreading factor

Een hogere spreading factor geeft bereik en robuustheid, maar verlengt de zendtijd en verbruikt daardoor meer van de toegestane duty cycle. Meters in de kelder komen vaak op SF11 of SF12 uit, meters met zichtverbinding op SF7.

Bouwkundige situatie

Gewapend beton, grond en metalen kastdeuren kosten meer signaalniveau dan welk afstandsgetal ook doet vermoeden. Een meter op 30 m in de kelder is lastiger dan een op 2 km met zicht op de gateway.

Vooraf meten

Een testapparaat op de geplande inbouwplaats zegt meer dan elke berekening. Bij verspreide objecten loont een rondgang met metingen voordat gateways definitief worden gemonteerd.

Wanneer het past

Wanneer is LoRa de juiste interface?


Voor

  • Meetpunten zonder kabeltracé, bijvoorbeeld in bestaande gebouwen
  • Verspreide objecten met één gezamenlijke gateway
  • Uitbreidingen waar geen kabel meer kan worden getrokken
  • Kwartier- of uurwaarden als doelresolutie
  • TTN-template beschikbaar, decoder openbaar op GitHub

Tegen

  • Secondewaarden of regeltaken – de duty cycle sluit dat uit
  • Grote datahoeveelheden per uitlezing
  • Gegarandeerde levering op een vast tijdstip
  • Diep gelegen meetpunten zonder radioweg naar buiten
  • Installaties waar toch al M-Bus of Ethernet aanwezig is

M-Bus bekijken · TCP/IP bekijken

Documenten

Handleidingen en datasheets om te downloaden


Deze pagina legt het principe uit. Registerlijsten, telegramopbouw, klemmenbezetting en de exacte parameters per uitvoering staan in de interfacehandleiding.

PDFHandleiding LoRa-interface1490 · payloadstructuur · Engels GITLoRa decoderemuag/professional_II_lora GITPayload generatorBroncode op GitHub WEBPayload-decoderDraait in de browser WEBPayload generatorDraait in de browser PDFDatasheet Professional II1441 · Engels

Veelgestelde vragen

Veelgestelde vragen over de interface


Wat is het verschil tussen LoRa en LoRaWAN?

LoRa is de radiotechniek – een spread-spectrummodulatie die datasnelheid inruilt voor bereik. LoRaWAN is het netwerkprotocol daarbovenop, met gateways, netwerkserver, versleuteling en aanmeldprocedure. In de praktijk hebt u beide nodig.

Is er een kant-en-klare template voor The Things Network?

Ja. In het TTN-netwerk is de EMU Professional II LoRa direct als template beschikbaar. Apparaat aanmaken, template kiezen, sleutels invoeren – de payload-decoder komt mee.

Hoe integreer ik de meter in een andere netwerkserver?

Via de decoder die we op GitHub beschikbaar stellen. Daarnaast zijn er een payload-decoder en een payload-generator als webtools: met de decoder controleert u een ontvangen pakket, met de generator maakt u testpakketten om de keten op te bouwen voordat de eerste meter is geïnstalleerd.

Hoe vaak zendt een LoRa-meter?

In een vast ritme, niet op aanvraag. De timing volgt de duty cycle in de licentievrije EU868-band, die de zendtijd per apparaat en uur beperkt. Daarmee is LoRa geschikt voor kwartier- en uurwaarden, niet voor secondewaarden of regeltaken.

Welk bereik haal ik?

Dat hangt af van de locatie, niet van een getal op een datasheet. Gewapend beton, grond en metalen kastdeuren kosten veel meer signaalniveau dan afstand. Een meter op 30 m in de kelder kan lastiger zijn dan een op 2 km met zichtverbinding. Een meting op de geplande inbouwplaats verslaat elke berekening.

OTAA or ABP?

OTAA, aanmelden via de radio met DevEUI, JoinEUI en AppKey, is de aanbevolen weg: de sessiesleutels worden bij het aanmelden onderhandeld. ABP werkt met vast geprogrammeerde sleutels – eenvoudiger in te richten, maar minder veilig en omslachtiger bij het vervangen van een meter.

Niet zeker of LoRa past?


Stuur ons het aantal meetpunten, de afstanden en het doelsysteem. Wij vertellen u welke uitvoering zinvol is – en wanneer een andere interface de betere keuze is.

Telefoon
+41 (0)41 545 03 00

Technische support
helpdesk@emuag.ch

Bestellingen Zwitserland
orders@emuag.ch