LoRa-Netwerkverbinding

De gebruikelijke PWS- en Domotica-communicatieverbindingen met de frequentiebanden 433MHz, 868MHz en WiFi (=2,4GHz/5,0GHz) hebben als belangrijke, praktische eigenschap dat de effectieve reikwijdte erg beperkt is:
- 100m is al heel veel,
- zelden een onbelemmerde, ongedempte zichtlijn tussen zender en ontvanger
- de verbinding verslechtert als er obstakels zijn (= demping) in de vorm van muren, planten, gaas, glas, gordijnen, meubels, e.d.
- met veel gebruikers voor een bepaalde frequentieband is onderlinge storing te verwachten, met corruptie&uitval van communicatie en/of verlaging van de data-snelheid.
PWS-verbindingen zijn nagenoeg altijd ster-verbindingen direct tussen de sensoren en een specifiek, bijbehorend basisstation.
WiFi-verbindingen lopen ook direct met ster-verbindingen direct tussen randapparaten en specifieke, gekozen WiFi-Toegangspunten, voor meteo en Domotica meestal met die toegangspunten in je eigen lokale data-netwerk; bij uitzondering een verbinding over een extern data-netwerk.
ALS de verbinding goed werkt, dan kun je met de bovengenoemde technieken dataverbindingen opzetten van hoge snelheid & hoog datavolume.

LoRa_architecture LoRa(WAN) werkt ook op 868MHz, maar gebruikt een specifieke techniek & architektuur waardoor voor communicatie veel grotere (LongRange)-reikwijdte kan worden gerealiseerd: over kilometers, wel tegen inleveren van datasnelheid & -volume.
Voor LoRa-Communicatie is de ketenopbouw zoals hiernaast geschetst:
- aan het begin van de keten de EndDevices
- aan het eind van de keten de Applications
- zowel EndDevices als Applications kunnen bij de Gebruiker staan, en ook eventueel een Gateway (voor een directere, betere verbinding), maar de Gateways en vooral de Network&Application Servers staan gebruikelijk 'elders/extern'
- de verbinding vanuit End-Devices wordt automatisch opgebouwd a.h.v. gevonden Gateways.
Bij LoRa-Communicatie zijn de langere verbindingslijnen op zich geen probleem, maar je moet voor de 'externe' onderdelen wel aansluiten bij een beschikbaar 'extern' LoRa-netwerk.
Dat aansluiten is nog niet triviaal, want 'nogal' experimenteel cq. gebruikers-onvriendelijk, dus vooral voor 'kenners'.


KPNOrg_20190128 KPN biedt een zakelijk, nagenoeg landelijk dekkend LoRa-netwerk.
Zoals te zien op nevenstaand kaartje is de bedekking vanuit het KPN LoRa_Netwerk voor onze locatie met postcode 7559KW in orde.










KPN_LoRa_Network Gebruik van het KPN LoRa-Netwerk is naar keuze, óf met een 'Developer-account', óf als Contracted Customer met een abonnement.
De 'Developer-account' is van beperkte duur (6 maanden), met beperkte functionaliteit via het DevPortal:
- verbinding in een kortere 'proeftijd' naar een voorgedefinieerd Dashboard
- die verbinding is voor 1 file-soort (JSON)
De opzet is daarbij dat in de 'proeftijd' de Gebruiker deze opzet gebruikt voor uitwerken & testen van een eigen functionele configuratie.
Na de 'proeftijd' met het Dashboard kan de Gebruiker dan overgaan naar een eigen, beproefde, ruimere configuratie,
na aflopen van de Developer-account eventueel bij KPN als Contracted Customer.




TTN is een onbetaalde dienst die voor opbouw en werking afhankelijk is van de Gateways en Servers die door vrijwilligers en sponsors worden geplaatst en onderhouden.
De 3 plaatjes hieronder tonen op de landkaart (zonder resp. met bedekkingsdiagrammen) de voor mij beschikbare, externe TTN-Gateways.
Een dichtstbijzijnde Gateway van TTN in noordelijke richting is blijkbaar niet meer actief, de dichtsbijzijnde Gateway in richting OZO is nog niet gemeten,
en de volgende TTN-Gateway zit op ruim 3 km afstand
=> nog geen directe 'lucht'-verbinding zichtbaar van onze locatie naar TTN.

TTNOrg_20190128 TTNMap_20190128 TTNColourMap_20190129












Top pagina volgende rubriek

LoRa-Devices

 Marvin_board Als beginpunt voor mijn LoRa-configuratie is een Marvin IoT-Ontwikkelboard aangeschaft met kortlopend Developer-abo bij KPN.
Dat is een ESP-board met daarop een 868MHz-communicatieboardje, en met 5 Grove-connectors voor snelle/eenvoudige aansluiting van sensoren e.d.
Aangestuurd door een Arduino-sketch.
USB-Voeding via een printrand-aansluiting of via een micro-USB:
de printrand-aansluiting is gedacht voor directe verbinding met een Powerbank of met een Powered USB-hub.
Mijn intentie is toepassing als Class_A Device voor een 'remote meteo-sensor' met voeding uit batterij en/of zonnecel.

SHT31D Voor een eerste, functionele invulling is een redelijk nauwkeurige T/H-sensor van type SHT31D aangesloten.
Het EndDevice-pakket (= MARVIN + SHT31D + PowerPack) is in een 'Marvin-bus' geplaatst
[= 'gerecyclede' bus van vijverzout met gaten aan de onder- en bovenkant voor de benodigde luchtstroom]
Met deze device-configuratie en geschikte Gateways e.d. kan worden getest waar dit concept zinvol inzetbaar is:
op de data-bestemming zou daaruit een melding van temperatuur en vochtigheid moeten verschijnen.

LoRa_Hut LoRa_Graph De uitgevoerde testen met de 'Marvin-bus' en het KPN-netwerk en het TTN-netwerk zijn:
1. bovengronds op diverse locaties in het huis
2. ondergronds in de kruipruimte
3. buiten aan de noordkant van het huis in een aangepaste behuizing
4. rondrijden door Nederland voor testen van mobiel gebruik

De aangepaste behuizing bestaat uit een cover met halve 'schoteltjes' om zon en regen ruim weg te houden van de 'Marvin-bus'.
De grafiek laat zien dat testen 3 en 4 in principe met het KPN-proefabo netjes werken.




Conclusies/Status:

ToDo:
  1. 'Marvin-bus' voor TTN-verbinding loskoppelen van Seriële Monitor
  2. Nieuwe poging met de 'Marvin-bus' i.c.m. de lokale TTN-Gateway om een LoRa-sensor in de kruipruimte te plaatsen
    [Bij succes misschien in de kruipruimte een 'echte', waterdichte sensor plaatsen voor continu-monitoring naast de HP3001-sensorset]
  3. Powermanagement voor de 'Marvin-bus' uitwerken met zonnevoeding-met-accu, Slaap-mode en lagere uploadfrequentie,
    zodat in een vaste opstelling langdurig continubedrijf mogelijk wordt (met streeftijd voor bedrijf op 1 lading > 6 maanden)
  4. Packaging verbeteren (nadat Powermanagement aanzienlijk is verbeterd)
  5. Grondwaterpeiler aan Marvin-PCB koppelen (in combinatie met bijv. 2*SHT31, 1*Grondvocht-indicator en 1* Bladvocht-indicator),
    voor positionering van een sensorenset op grotere afstand meer buiten de invloedsfeer van de bebouwing.

Gateway-interface

Volgens de dekkingskaarten en de testen op deze locatie wel goede dekking met KPN, maar (nog?) niet met TTN:
een eigen TTN-Gateway nodig met verbinding via internet-interface?

Testen met de 'Marvin-bus' geplaatst in de kruipruimte onder ons huis valt negatief uit:
geen externe verbinding te krijgen met beide netwerken.
Mogelijke oorzaak:

Test-Grafiek Bovengronds in en rond het huis en in de auto (ook dwars door Nederland!) heeft de 'Marvin-bus' wel overal KPN-verbinding,
zolang het powerpack blijft voeden ......
De data gaat in de 'proeftijd' online naar een Endpoint-URL,
waarmee het bijbehorende Mendix_Dashboard nevenstaande grafiek levert,
met weergave van max. 6 meetpunten/uur voor Temp&Vocht (met variërende intervallen).

LPS8_Gateway Plaatsing van een eigen, lokale Gateway (b)lijkt de enige werkende oplossing voor verbinding maken met het TTN-Netwerk.
Gateway type Dragino LPS8 heeft 8 kanalen, zodat ook geen aandacht nodig is m.b.t. kanaalkeuze naar de Nodes/EndDevices.
Deze Gateway_LPS8 zit als een toegangspunt aan het LAN en maakt via internet verbinding met het TTN-netwerk.

Conclusies/Status:

ToDo:
  1. Gateway LPS8 & Marvin_SHT31 opnieuw opstarten, en instellen voor TTN_V3
  2. Functionele verbinding volgens OSI-model met strakker ritme uitwerken (met NodeRed?) voor de
    keten Node/EndDevice => Gateway => TTN_v3 => Domoticz
    Vermoedelijk best passende interface vanaf de sensor-node is via HTTP_Integration
Top pagina Top rubriek
De websectie voor Experimenten begint hier
Sitemap/ Jumplist voor deze website, incl. links to english versions of pages

Top PV&Meteo_startpagina
Copyright © 2013-2023 T4S, maar zie de paragraaf m.b.t. rechten