Projekt LoRaWAN
Aus Opennet
Version vom 15. November 2020, 10:26 Uhr von Leo (Diskussion | Beiträge)
Team |
Projekt LoRaWAN |
Treffen: nur bei Bedarf |
LoRa-WAN |
Mitglieder: Thomas, Philipp, Johannes |
Kontakt: crew@list.opennet-initiative.de |
Inhaltsverzeichnis |
Knowledge LoRa / LoRaWAN
Einsatzmöglichkeiten
- Low Energy, low throughput, high bandwidth, long range Übertragung
- Beispiel Sensordaten
- Über LoRa-WAN auch Anbindung ans Internet, im Idealfall überall, dazu Gateways notwendig
- https://de.wikipedia.org/wiki/The_Things_Network stellt solche Gateways als Community bereit
- https://www.youtube.com/watch?v=3cIGzwH-NI8
Protokoll
- Layer 1 - Chirp Spread Spectrum
- https://de.wikipedia.org/wiki/Chirp_Spread_Spectrum
- In Europa Frequenzen 433 MHz (ISM-Band Region 1) und 868 MHz (SRD-Band Europa)
- Reichweiten von 2 km (Stadtgebiet) über 15 km (Vororte) bis zu 40 km (ländliche Gebiete)
- Layer 2
- Bi-directional end-devices (Class A): End-devices of Class A allow for biirectional communications whereby each end-device’s uplink transmission is followed by two short downlink receive windows. The transmission slot scheduled by the end-device is based on its own communication needs with a small variation based on a random time basis (ALOHA-type of protocol). This Class A operation is the lowest power end-device system for applications that only require downlink communication from the server shortly after the end-device has sent an uplink transmission. Downlink communications from the server at any other time will have to wait until the next scheduled uplink.
- Bi-directional end-devices with scheduled receive slots (Class B): End-devices of Class B allow for more receive slots. In addition to the Class A random receive windows, Class B devices open extra receive windows at scheduled times. In order for the End-device to open its receive window at the scheduled time, it receives a time synchronized Beacon from the gateway.
- Bi-directional end-devices with maximal receive slots (Class C): End-devices of Class C have nearly continuously open receive windows, only closed when transmitting. Class C end-device will use more power to operate than Class A or Class B but they offer the lowest latency for server to end-device communication.
- Layer 3
- https://www.lora-alliance.org/for-developers
- LoRa-WAN ist eine Möglichkeit, ein Low Power Wide Area Network zu errichten
LoRaWAN bei Opennet
Nutzen für Opennet
- Neues Projekt
- Bereitstellen eines Community LoRaWANs in Rostock und ggfs. sonstwo
- Eigene Nutzungsmöglichkeiten
- Anwendungen vor allem Sensordaten erfassen, Fernsteuern, Überwachen
- Gateways ab 100,-EUR ohne Outdoor-Gehäuse und Antennen
- Eigene Clients zum Basteln je nach Anwendung
Standorte
Bei 2km Reichweite in Städten würden wir mit den ersten drei Gateways schon die komplette Innenstadt abdecken.
Das erste Radio-Gateway hängt seit Anfang Mai auf Z10.
Plan / Offene Fragen
- Gateways aufstellen
- LoRaWAN Network Server bereitstellen
- Eventuell Anbindung an The Things Network oder eigene Systeme aufbauen
- Standorte so planen, dass gesamte Stadt abgedeckt wird
- Adressen und Einbindung in Opennet Netzwerkstruktur besprechen
Ausprobierte Hardware
- Unser erstes Gateway soll so aussehen: https://github.com/ttn-zh/ic880a-gateway/wiki
- Ein iC880A-SPI-Board - LoRaWAN Concentrator 868 MHz haben wir schon im Gehäuse - http://shop.imst.de/wireless-modules/lora-products/8/ic880a-spi-lorawan-concentrator-868-mhz
- Antenne mit N-Stecker für 868 MHz selbst gebaut - siehe Foto
- https://www.amazon.de/MakerHawk-Entwicklungsbrett-Bluetooth-Doppelkern-0-96inch/dp/B076T28KWG
- Fotos in der Gallery https://www.opennet-initiative.de/gallery/technik/Boards-Ger-te/LoRaWAN-Gateway
LoRa Endgeräte
- Ein auf ESP32 basierendes Developer Board dient zur Demonstration der Fähigkeiten von LoRa
- Anleitung zum Nachbau gibt es hier
LoRa Netzwerkkonfiguration
Folgenden Schritte haben wir unternommen damit alles funktionierte:
Geräte:
- AP1.52 (hat auf eth0 192.168.11.52)
- LoRaWan GW: 192.168.5.30 (siehe Adressierungsschema)
- Netzwerkkonfiguration in /etc/network/interfaces
# Ethernet auto eth0 allow-hotplug eth0 iface eth0 inet static address 192.168.5.30 netmask 255.255.0.0 gateway 192.168.11.52
# add nameserver routes dns-nameservers 192.168.0.246 192.168.0.247 192.168.0.248 up ip route add 192.168.0.246 dev eth0 via 192.168.11.52 down ip route del 192.168.0.246 dev eth0 via 192.168.11.52 up ip route add 192.168.0.247 dev eth0 via 192.168.11.52 down ip route del 192.168.0.247 dev eth0 via 192.168.11.52 up ip route add 192.168.0.248 dev eth0 via 192.168.11.52 down ip route del 192.168.0.248 dev eth0 via 192.168.11.52
- Konfiguration des TTN Gateways (unter anderem, welcher TTN Server genutzt werden soll)
/opt/ttn-gateway/global_conf.json
- Status des Gateway abfragen:
service ttn-gateway status
- AP1.52
- HNA 192.168.5.30 eintragen
- hier Masquerade für HNA konfigurieren (siehe Opennet_Firmware_für_Fortgeschrittene#HNA.2FNAT_Konfigurieren_f.C3.BCr_Nicht-OLSR-Nachbarn
- UGW Server: Forward für TTN Router (router.eu.thethings.network 52.169.76.203) immer erlauben (siehe http://dev.on-i.de/browser/on_ansible/roles/ugw-server/defaults/main.yml )
Merkzettel
Hardware
Gateways
- http://www.dragino.com/products/lora/item/117-lg01-p.html
- Raspberry PI: cheap LoRa gateway https://electronza.com/raspberry-pi-cheap-lora-gateway/
- https://mikrotik.com/products/group/lora-products
Endgeräte
- Arduino, diverse "Shields" für Ardoino und Co.
- https://www.amazon.de/s/ref=nb_sb_noss?__mk_de_DE=ÅMÅŽÕÑ&url=search-alias%3Daps&field-keywords=lora+shield&rh=i%3Aaps%2Ck%3Alora+shield
- http://wiki.dragino.com/index.php?title=Lora_Shield
- https://stefan.schultheis.at/2018/lora-aprs-gw-raspberry-pi-zero/
- https://www.exp-tech.de/search?sSearch=dragino LoRa Starter Kit 868
- Raspberry
- Sonstiges
- https://www.elektormagazine.de/news/review-einstieg-ins-iot-mit-lora-produkten-von-dragino
- https://www.amazon.de/gp/product/B01N8SKD2I/ Pycom LoPy - IoT-Entwicklungsboard mit LoRa, WLAN und BLE
- https://www.thethingsnetwork.org/forum/t/big-esp32-sx127x-topic-part-1/10247/33
Server-Software
- App-Server z.B. auch via AWS https://www.hackster.io/naresh-krish/integrating-lorawan-with-aws-iot-services-using-the-rak811-b0127d
Sonstiges
- http://de.farnell.com/the-things-network/ttn-un-868/the-things-uno-eu/dp/2675815
- http://de.farnell.com/das-einmaleins-des-lorawan
- https://www.rs-online.com/designspark/building-a-raspberry-pi-powered-lorawan-gateway
- https://www.hackerspace-ffm.de/wiki/index.php?title=LoRaWAN
- https://lorenzadriaensen.com/cheap-ttn-node-rfm95w-arduino-pro-mini/