Projekt LoRaWAN: Unterschied zwischen den Versionen

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{{team
 
{{team
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|description=LoRa-WAN
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|description=LoRaWAN
 
|nextMeeting=nur bei Bedarf
 
|nextMeeting=nur bei Bedarf
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|members=[[Benutzer:Thm|Thomas]] [[Benutzer:Oyla|Philipp]]
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|logo=
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|logo=projektlorawan.jpg
 
}}
 
}}
  
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= Knowledge LoRa / LoRa-WAN =
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= Laufende Gateways =
  
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== Einsatzmöglichkeiten ==
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Aktueller Status: https://eu1.cloud.thethings.network/console/gateways
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* Warnemünde Kurpark Lesesaal (Anbindung über Stadt VLAN [https://eu1.cloud.thethings.network/api/v3/gs/gateways/opennet-warnemuende-kurpark/connection/stats Status])
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* Hansaviertel Holbeinplatz 14 Bauamt (Anbindung über <OnApStatus>1.164</OnApStatus> [[Projekt_Bauamt]] [https://eu1.cloud.thethings.network/api/v3/gs/gateways/bauamt/connection/stats Status])
 +
* Innenstadt August-Bebel-Straße Hochhaus (Anbindung über <OnApStatus>1.136</OnApStatus> [[Projekt_Philosophische_Fakultät]] [https://eu1.cloud.thethings.network/api/v3/gs/gateways/3133303746006300/connection/stats Status])
 +
* Südstadt Albert-Einstein-Straße 22 Informatik (Anbindung über DSL Uni [[Projekt_AE22]] [https://eu1.cloud.thethings.network/api/v3/gs/gateways/opennet-ae22/connection/stats Status])
 +
* Südstadt Ziolkowskistraße 10 Hochhaus (Anbindung über <OnApStatus>1.245</OnApStatus> [[Projekt_Z10]] [https://eu1.cloud.thethings.network/api/v3/gs/gateways/opennet-ziolkowski10/connection/stats Status])
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* Schwerin TGZ Haus 5  (Anbindung über <OnApStatus>1.243</OnApStatus>
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[https://eu1.cloud.thethings.network/api/v3/gs/gateways/opennet-warnemuende-robbenstation/connection/stats opennet-warnemuende-robbenstation Status]
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[https://eu1.cloud.thethings.network/api/v3/gs/gateways/uni-indoor-gateway-ae22/connection/stats uni-indoor-gateway-ae22 Status]
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https://grafana.thmcloud.de/d-solo/-FOeBhhVz/opennet?orgId=1&refresh=30s&panelId=11
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<OniFrame src="https://grafana.thmcloud.de/d-solo/-FOeBhhVz/opennet?orgId=1&refresh=30s&panelId=11" width="640" height="480" frameborder="0"></OniFrame>
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<OniFrame src="https://grafana.thmcloud.de/d-solo/-FOeBhhVz/opennet?orgId=1&refresh=30s&panelId=12" width="640" height="480" frameborder="0"></OniFrame>
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= Einsatzmöglichkeiten =
  
 
* Low Energy, low throughput, high bandwidth, long range Übertragung
 
* Low Energy, low throughput, high bandwidth, long range Übertragung
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* https://www.youtube.com/watch?v=3cIGzwH-NI8
 
* https://www.youtube.com/watch?v=3cIGzwH-NI8
  
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== Protokoll ==
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= Netzstruktur =
  
−
[[Datei:lorawanclasses.png|mini|LoRaWAN Klassen (ausLoRaWAN Backend Interfaces 1.0 Specification)]]
+
[[Datei:LoRaWAN-NRM.png|mini|LoRaWAN Network Reference Model (NRM), roaming End-Device (aus LoRaWAN Backend Interfaces 1.0 Specification)]]
  
−
* Layer 1 - Chirp Spread Spectrum
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* Opennet stellt Radio Gateways auf und sorgt für Internet-Anbindung.
−
** https://de.wikipedia.org/wiki/Chirp_Spread_Spectrum
+
* Radio Gateway kommuniziert über Internet mit Network Server von The Things Network (https://www.thethingsnetwork.org).
−
** In Europa Frequenzen 433 MHz (ISM-Band Region 1) und 868 MHz (SRD-Band Europa)
+
* Network Server steuert Teilnahme am Netzwerk (mit Hilfe des Join Servers), verteilt Uploads an Application Server und ist Scheduler für Downloads.
−
** Reichweiten von 2 km (Stadtgebiet) über 15 km (Vororte) bis zu 40 km (ländliche Gebiete)
+
* Application Server empfängt Nutzlast von den Mobilen Geräten. In den meisten Fällen bei The Things Network. Dann Weiterleitung z.B. über MQTT.
  
−
* Layer 2
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= Plan  =
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** 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
+
* Bereitstellen eines Community LoRaWANs in Rostock und Schwerin
−
** https://www.lora-alliance.org/for-developers
+
* [[:Datei:LoRaWAN Opennet.pdf | FAQ zum Verschicken an Standort-Überlasser]]
−
** LoRa-WAN ist eine Möglichkeit, ein  [https://de.wikipedia.org/wiki/Low_Power_Wide_Area_Network Low Power Wide Area Network] zu errichten
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−
[[Datei:LoRaWAN-NRM.png|mini|LoRaWAN Network Reference Model (NRM), roaming End-Device (aus LoRaWAN Backend Interfaces 1.0 Specification)]]
+
= How To =
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== Gateway aufbauen ==
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=== Hardware für Selbstbau Standard-Gateway ===
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<gallery widths=300px heights=200px mode="packed">
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Datei:Lorawanradio2.jpg
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</gallery>
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==== Teileliste ====
 +
 
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* [https://www.raspberrypi.com/products/ Raspberry Pi 3 B] oder besser
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* [https://wiki.seeedstudio.com/WM1302_module/ Seeed WM1302] LoRaWAN Concentrator mit SPI
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* [[Projekt_LoRaWAN#PCB_Layout_f.C3.BCr_Adapter_Pi_Header_nach_mPCIe |Adapter Pi Header nach mPCIe]]
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* [https://www.mini-box.com/ALIX-boxes Gehäuse mini-box Alu Druckguss]
 +
* [https://www.amazon.de/gp/product/B09Q4ZX2GG/  Antenne]
 +
* [https://www.amazon.de/VARIA-Group-Pigtail-N-Buchse-U-FL-Stecker/dp/B01MTQGJP8/ Pigtail u.fl nach N-Stecker]
 +
* [https://www.amazon.de/gp/product/B0832QR4NG/ PoE Splitter (802.1af, nicht passiv) nach USB]
 +
* [https://www.amazon.de/dp/B09QKD2N5X/ Schrauben und Spacer]
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* [https://www.amazon.de/dp/B085WFH7WR/ Montage-Platte] - oder als [[#Baseplate|3D-Modell zum Ausdrucken]]
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[[LoRaWAN-GW-Schritt-für-Schritt|Alte Schritt-für-Schritt-Anleitung für ein Gateway mit IMST iC880A-SPI]].
  
−
= LoRaWAN bei Opennet =
+
==== PCB Layout für Adapter Pi Header nach mPCIe ====
  
−
== Nutzen für Opennet ==
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<gallery widths=300px heights=200px mode="packed">
 +
Datei:Lorawanmpcie.gif
 +
Datei:PiHatLoRaWAN.png
 +
Datei:LoRaWAN Pi Hat auf Pi.jpg
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</gallery>
  
−
* Neues Projekt
+
* [[Media:LoRaWAN Hat.zip|Download des PCB Layouts für KiCAD]]
−
* Bereitstellen eines Community LoRaWANs in Rostock und ggfs. sonstwo
+
* Teileliste:
−
* Eigene Nutzungsmöglichkeiten
+
** [https://www.digikey.com/en/products/detail/molex/0480994000/2405320 Molex 480994000 Edge Connector] - [https://jlcpcb.com/partdetail/MOLEX-480994000/C492353 JLCPCB Teilenummer C492353]
−
** Anwendungen vor allem Sensordaten erfassen, Fernsteuern, Überwachen [[Datei:esp32lora.jpg|mini|ESP32 mit LoRa Transceiver, WLAN]]
+
** [https://www.digikey.de/de/products/detail/molex/0679105700/3044373 Molex 679105700 mPCIe SMD Adapter] - [https://jlcpcb.com/partdetail/Molex-679105700/C277606 JLCPCB Teilenummer C277606]
−
** Gateways ab 100,-EUR ohne Outdoor-Gehäuse und Antennen
+
** Stiftleiste (2 x 20 Pins 2,54 mm weiblich)
−
** Eigene Clients zum Basteln je nach Anwendung
+
* Die Teile lassen sich auch einfach selbst löten (SMD)
  
−
== Standorte ==
+
==== Baseplate ====
  
−
Bei 2km Reichweite in Städten würden wir mit den ersten drei Gateways schon die komplette Innenstadt abdecken.
+
<gallery widths=300px heights=200px mode="packed">
 +
Datei:Baseplate.jpg
 +
Datei:Baseplate3D.png
 +
</gallery>
  
−
[[Datei:LoRaWAN.jpg|mini|Verteilung möglicher Gateways.]]
+
* [[:Datei:BaseplateA.stl.zip|3D-Modell als STL zum Ausdrucken oder Fräsen]]
 +
* [[:Datei:Baseplate3D.f3d.zip|Quellformat als Fusion 360 3D-Modell]]
  
−
== Plan / Offene Fragen ==
+
=== Software ===
  
−
* Gateways aufstellen
+
Bewährt hat sich [https://www.thethingsindustries.com/docs/gateways/concepts/lora-basics-station/ BasicStation] ([https://github.com/lorabasics/basicstation Source bei Github]) als Software für das Radio Gateway, am einfachsten als Docker Container.
−
* 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 ==
+
* Pi Image auf SD Karte (64 bit ist ok, wenn Basic Station im Container läuft)
 +
* Raspberry konfigurieren
 +
** Nutzer und Passwort (nicht mehr default)
 +
** SSH, SPI und I2C aktivieren
 +
** Netzwerk konfigurieren (DHCP sollte es tun)
 +
* Docker installieren
 +
* Docker Compose installieren
 +
* Docker Container xoseperez/basicstation installieren
 +
* EUI des Gateways ermitteln
 +
* Gateway bei The Things Network registrieren
 +
* API Token generieren
 +
* docker-compose.yml anpassen (Key eintragen, ggfs. EUI und Chipsatz)
  
−
* Unser erstes Gateway soll so aussehen: https://github.com/ttn-zh/ic880a-gateway/wiki
+
Dich wichtigsten Schritte finden sich in der [https://github.com/xoseperez/basicstation Beschreibung des Containers].
−
* 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 [[Datei:prototyplora.jpg|mini|Prototyp eines LoRa-Gateways mit Raspberry Pi und LoRaWAN Concentrator (8 Kanäle) iC880A-SPI]]
+
−
* Antenne mit N-Stecker für 868 MHz fehlt noch
+
−
* https://www.amazon.de/MakerHawk-Entwicklungsbrett-Bluetooth-Doppelkern-0-96inch/dp/B076T28KWG
+
  
−
== LoRa Endgeräte ==
+
== LoRaWAN Endgeräte ==
  
 
* Ein auf [https://www.espressif.com/en/products/hardware/esp32/overview ESP32] basierendes Developer Board dient zur Demonstration der Fähigkeiten von LoRa
 
* Ein auf [https://www.espressif.com/en/products/hardware/esp32/overview ESP32] basierendes Developer Board dient zur Demonstration der Fähigkeiten von LoRa
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* http://www.dragino.com/products/lora/item/117-lg01-p.html
 
* http://www.dragino.com/products/lora/item/117-lg01-p.html
 
* Raspberry PI: cheap LoRa gateway https://electronza.com/raspberry-pi-cheap-lora-gateway/
 
* Raspberry PI: cheap LoRa gateway https://electronza.com/raspberry-pi-cheap-lora-gateway/
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* https://mikrotik.com/products/group/lora-products
  
 
=== Endgeräte ===
 
=== Endgeräte ===
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* https://www.rs-online.com/designspark/building-a-raspberry-pi-powered-lorawan-gateway
 
* https://www.rs-online.com/designspark/building-a-raspberry-pi-powered-lorawan-gateway
 
* https://www.hackerspace-ffm.de/wiki/index.php?title=LoRaWAN
 
* https://www.hackerspace-ffm.de/wiki/index.php?title=LoRaWAN
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* https://lorenzadriaensen.com/cheap-ttn-node-rfm95w-arduino-pro-mini/

Aktuelle Version vom 27. August 2023, 00:26 Uhr

Team
Projektlorawan.jpg
Projekt LoRaWAN
Treffen: nur bei Bedarf
LoRaWAN
Mitglieder:
Thomas, Philipp, Johannes, Mathias
Kontakt:
crew@list.opennet-initiative.de


Inhaltsverzeichnis

[Bearbeiten] Laufende Gateways

Aktueller Status: https://eu1.cloud.thethings.network/console/gateways

opennet-warnemuende-robbenstation Status uni-indoor-gateway-ae22 Status

https://grafana.thmcloud.de/d-solo/-FOeBhhVz/opennet?orgId=1&refresh=30s&panelId=11

[Bearbeiten] Einsatzmöglichkeiten

[Bearbeiten] Netzstruktur

LoRaWAN Network Reference Model (NRM), roaming End-Device (aus LoRaWAN Backend Interfaces 1.0 Specification)
  • Opennet stellt Radio Gateways auf und sorgt für Internet-Anbindung.
  • Radio Gateway kommuniziert über Internet mit Network Server von The Things Network (https://www.thethingsnetwork.org).
  • Network Server steuert Teilnahme am Netzwerk (mit Hilfe des Join Servers), verteilt Uploads an Application Server und ist Scheduler für Downloads.
  • Application Server empfängt Nutzlast von den Mobilen Geräten. In den meisten Fällen bei The Things Network. Dann Weiterleitung z.B. über MQTT.

[Bearbeiten] Plan

[Bearbeiten] How To

[Bearbeiten] Gateway aufbauen

[Bearbeiten] Hardware für Selbstbau Standard-Gateway

  • Lorawanradio2.jpg

[Bearbeiten] Teileliste

Alte Schritt-für-Schritt-Anleitung für ein Gateway mit IMST iC880A-SPI.

[Bearbeiten] PCB Layout für Adapter Pi Header nach mPCIe

  • Lorawanmpcie.gif
  • PiHatLoRaWAN.png
  • LoRaWAN Pi Hat auf Pi.jpg

[Bearbeiten] Baseplate

  • Baseplate.jpg
  • Baseplate3D.png

[Bearbeiten] Software

Bewährt hat sich BasicStation (Source bei Github) als Software für das Radio Gateway, am einfachsten als Docker Container.

  • Pi Image auf SD Karte (64 bit ist ok, wenn Basic Station im Container läuft)
  • Raspberry konfigurieren
    • Nutzer und Passwort (nicht mehr default)
    • SSH, SPI und I2C aktivieren
    • Netzwerk konfigurieren (DHCP sollte es tun)
  • Docker installieren
  • Docker Compose installieren
  • Docker Container xoseperez/basicstation installieren
  • EUI des Gateways ermitteln
  • Gateway bei The Things Network registrieren
  • API Token generieren
  • docker-compose.yml anpassen (Key eintragen, ggfs. EUI und Chipsatz)

Dich wichtigsten Schritte finden sich in der Beschreibung des Containers.

[Bearbeiten] LoRaWAN Endgeräte

[Bearbeiten] Merkzettel

[Bearbeiten] Hardware

[Bearbeiten] Gateways

[Bearbeiten] Endgeräte

[Bearbeiten] Server-Software

[Bearbeiten] Sonstiges

Von „http://wiki.opennet-initiative.de/w/index.php?title=Projekt_LoRaWAN&oldid=38614“
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