OK

Při poskytování služeb nám pomáhají soubory cookie. Používáním našich služeb vyjadřujete souhlas s naším používáním souborů cookie. Více informací

Úvodní stránka » Aktuální články » LPWAN - LoRaWAN, Sigfox - vítejte v IoT!

LPWAN - LoRaWAN, Sigfox - vítejte v IoT!

Dnešním článkem navážu na dva předchozí články, kterými jsem se snažil uvést zájemce do světa pravého IoT, kde můžeme počítat s připojením čehokoliv do sítě internet, aniž bychom museli řešit spotřebu energie, dostupnost placených infrastruktur a podobně. Po uvedení obecného článku o možnostech komunikace na standardu LoRa a zejména po menší návnadě na reálné využítí této technologie v tomto článku jsem byl velice potěšen poměrně velkým zájmem o tuto technologii ze strany čtenářů, ale taky i profesionálních subjektů. Rozhodl jsem se ale paradoxně trochu brzdit aktivity v oblasti nabídky avízovaných Arduino LoRa modulů, protože se od doby publikování obou článku udály ve světě IoT na čekém trhu velmi razantní pokroky, co se týče budování robustních IoT infrastruktur ať už na standardu LoRaWAN a Sigfox. Aktivity jsem začal nejen bedlivě sledovat, ale stal jsem se v některých případech i jejich součást. Vývojem nejen HW, ale především myšlenek jsem tedy přepracoval koncept použitelných IoT modulů s Arduino bootloaderem , které jsou osazeny buď LoRaWAN nebo Sigfox transceiverem. S LoRaWAN jsou již praktické zkušenosti v sítí Českých Radiokomunikací, která bude dostupná od 1.4.2016 v bývalých krajských městech. Pro tyto účely jsem již začal s výrobou čidel, kterou ale komplet soustředím do mé firmy z důvodu nutnosti povýšit hobby řešení na trochu profesionálnější úroveň. První čidla si můžete tedy prohlédnout zde. IoT se pak snažím popularizovat také na svých firemních stránkách zatím zde. V ČR se nicméně utvářejí velmi zajímavé aktivity na téma IoT a až příjde správný čas, budu o nich informovat. Prozatím mohu jen prozradit, že v ČR vzniká velmi zajímavý projekt LoRaWAN infrastruktury, která bude zajímat nás, bastlíře, protože stojí na principech free přenosů a poskytnutí základního API také free - pro více informací, prosím sledujte https://things.cz/free/. Dříve, než se pustím do představení modulku připraveného pro naší rozsáhlou bastlířskou komunitu, objasněme si některá fakta.

Co je to LPWAN?

LP - znamená Low Power - tedy něco, co bude mít nízkou spotřebu a WAN zde není nic jiného, než notoricky známá Wide Area Network - stručně tedy globální síť se zařízeními s nízkou spotřebou. Proč neustálem v IoT omíláme nízkou spotřebu? Není to proto, abychom ušetřili pár wattů spotřeby doma, ale abychom mohli koncové zařízení - end point napájet z baterie, tato baterie nám vydržela několik let a tudíž tento endpoint - obsahující senzor čehokoliv Vás napadne - kontakty, vlhkoměry, teploměry, PIR ... mohli umísti, kde se nám zlíbí, aniž bychom uvažovali, jak k tomu dotáhnout napájení, zda budeme v signálu té či oné sítě apod. Co se spotřeby týče, udělal jsem měření na reálném čidle a pohybujeme se nyní takto:

Kompletně celý článek na toto téma najdete zde. Nebudu popisovat již to, co jsem popsal, jen shrnu fakt, že i při velmi nepříznivých podmínkách zejména teplotních, komunikaci několikrát denně a akumulátorku 3,7V/2300mAh můžeme výdrž, když budeme hodně opatrní počítat na několik let a protože raději teoretické úvahy dělím 2, tak mi pořád i tak vycházejí 2 roky.

LoRa, LoRaWAN nebo Sigfox?

Filozofická otázka, na kterou nebude v budoucnu lehké odpovědět. Co lze ale asi odpovědět už nyní, je otázka holého standardu LoRa, tedy bez přívlatku WAN. Tímto standardem jsem vlastně před cca půl rokem začínal své aktivity v oblasti LPWAN a byl jsem nadšený z možností, které nám umožňuje přenosová technologie s rozprostřeným spektrem, komerčně tedy nazvaná LoRa. Proto jsem okamžitě zahájil vývoj modulku s integrovaným Arduinem tak, aby jsme mohli začít vesele bastlit to, co potřebujeme komunikovat na velké vzdálenosti s nízkou spotřebou apod. Výsledkem byla sice povedená konstrukce, nicméně jsem se rozhodl, že ji budu považovat za slepou větev a to zejména z důvodu, že by vždy bylo potřeba řešit P2P nebo P2M komunikaci, což by řešení nejen prodražilo, ale také podstatně zkomplikovalo nota bene, že bychom ještě museli vymýšlet nějaký bridge do Internetu ... zkrátka a dobře, pro mně v pravý čas se objevily aktivity, které směřují k vybudování nejen národní, ale např. v případě Sigfoxu, světové infrastruktury IoT a to byl podstatný důvod, proč jsem se rozhodl ještě chvilku počkat na "něco síťového". 

Odpovědět na zbylou část otázky je opravdu velice složité, každá infrastruktura si najde své zákazníky a i na vzdory tomu, že vzniká velmi zajímavý projekt free.things.cz, který se bude zejména líbit nám bastlířům, protože nás nebude nijak v základu finančně zatěžovat. S autory myšlenky jsem v úzkém kontaktu a na mých stránkách - eshopu budou k dispozici modulky (jak popisuji dále) s jejich subskribcí do sítě. S velkou pravděpodobností se také dohodnu s ostatními subjekty - vím ještě o 2, kteří LoRaWAN infrastrukturu spustí, ale už v trochu více komerčně zaměřené rovině - přenosové služby budou placeny - bavíme se ale o desetikorunách měsíčně a bude jen otázkou, čím Vás osloví.

Kapitola sama pro sebe je Sigfox - nejprve jsem se díval na tento počin T-Mobile trochu přes prsty, nicméně tuto infrastrukturu je potřeba brát naprosto vážně - není tak uzavřená, jak by se na první pohled mohlo zdát. Pomineme-li ekonomickou stránku věci - za přenosy se bude také platit, ale je to spíše o korunách měsíčně, pak mně oslovuje zejména roaming - tato síť totiž roste celosvětově na "jednom network serveru" - prosím berte mně s rezervou - jedním serverem jsem chtěl jen naznačit, že je zkrátka zkoordinovaná a buduje se jako globální celosvětová infrastruktura. Nad globalizaci LoRaWAN se ale taky uvažuje, takže pravděpodobně výhody obou řešení se nakonec přiblíží.

Suma sumárum - ať už si vyberete pro své aplikace jakoukoliv infrastrukturu, vězte, že Arduinotech.cz je už nyní připraven Vám dodat potřebné moduly, aby jste si mohli řešení dopilovat k obrazu svému. Takže na eshopu se brzy (a to už není jen planý slib, ale některým z Vás jsem už modulky dodal) objeví tyto zásadní dvě varianty:

  • LoRaWAN modul s integrovaným Arduino, NANO bootloader - Arduinotech LoRaWAN modul
  • Sigfox modul s integrovaným Arduino, NANO bootloaderem - Arduinotech Sigfox modul

Ten první mám už otestovaný pod sítí Českých Radiokomunikací a počítám určitě s jejich subskribcí, resp. dodávkou modulů s jejich settingem. Protože mi zároveň běží výroba čidel s těmito modulky a výrobu teprve optimalizujeme, budou k dispozici první kousky k objednání koncem března 2016, nicméně přijímám předobjednávky. U druhého modulku čekám na Sigfox transceivery, které mám na cestě, pak bude následovat testování a první kousky bych mohl mít začátkem května 2016 v prodeji. 

Arduinotech LoRaWAN modul

Tak a podívejme se na modulek zblízka, co od něj lze čekat. V zásadě jsem se konstrukčně nechal inspirovat modulem miniD1 - líbí se mi nejen jeho mini rozměry, ale v podstatě filozofie ala Arduino - tedy možnost na tento modul nasunout shield a lehce se tak dostat k řešení, které nás zajímá. Arduinotech LoRaWAN modul je tedy pinově kompatibilní, jaký je tedy přínos?

  • Možnost použít univerzálně modul pro miniD1 - tím pádem si ve svém produktu vybrat, zda chci mít WiFi nebo LoRaWAN enabled produkt
  • Možnost zkombinovat LoRa a WiFi technologii
  • Možnost osadit shieldem s další Low Power technologií pro zkomunikování více čidel v rámci uzavřené lokality
  • Možnost vynechání Arduina (programově lze uvést do nekonečného spánku - powerdown) a přenechat řízení ESP8266, tedy ARM procesoru

Pojďme se podívat na reálné obrázky, jak Arduinotech LoRaWAN modul vypadá:

 Jak je patrné z obrázků, jádrem modulku je transceiver Microchip RN2483 - je již poměrně dobře dostupný, ale jeho cena je pro kusové aplikace příliš vysoká. Nicméně se mi podařilo s cenou trochu hýbnout, mé odběry jsou/budou v řádech 1000ks, takže o nějaký ten dolar jsem níže, oproti koncovce, která je někde kolem 15USD bez DPH.

Rozhodně ale nečekejte dostupnost všech pinů, jako je třeba na Arduino NANO, jednak to není účelem, protože tyto modulky budou sloužit pro připojení čidel v zařízeních, kde opravdu tolik pinů nepotřebujeme a kdyby přece, pak není problém použít portové expandéry typu PCF8574 nebo ještě lépe MPC23017, který je 16-ti bitovým exandérem se stand-by spotřebou pouze 1uA, přičemž do stand-by se uvádí pouze komunikačním klidem na IIC sběrnici. Ze schématu zapojení jasně vyplývá orientace na low power - je použit pin D2 pro monitoring komunikace s RN2483 a sledováním jeho sleep módu a je vyveden port D3 jako interrupt, kterým lze vzbudit "Arduino" z power down módu - toto jsou naprosto klíčové 2 faktory low power konstrukce, které jsem dodržel. Dále je k dispozici rozhraní SPI a IIC na klasických A4,A5 pinech a jeden pin D6 jsem nechal např. pro OneWire sběrnici.

A k tomu ještě pinout modulu:

Modulek má otevřený UART, na kterých Vás "čeká" bootloader Arduino NANO. Ne, USBéčko tam fakt dávat nebudeme - myslete pořád na low power - přece nebudeme následně z baterie živit další čip! To je opravdu jediný důvod, proč jsem zvolil tuto koncepci. Pro flashnutí modulku pak stačí FTDI USB/UART modulek jumperovaný na 5V. Obvodové řešení je zvoleno tak, aby jsme vyhověli i tolerancím napájení RN2483 a zároveň si zajistili potřebný RESET puls na DTR od bootloaderu. Proto příliš nešpekulujte nad tím, jak to mám "blbě" zapojené :-). Fakt to funguje.

SW, FW, programování

Kompletní vývoj LoRaWAN enabled čidel, aktorů a dalších zařízení je možné provádět pod Arduino IDE, potažmo Visual Studiem s visual micro pluginem. Pro samotné otestování toho, co LoRa dokáže na své rádiové vrstvě (potřebujete 2 modulky) je možné nalít základní sketch transparentního terminálu a přímo commandovat RN2483. Popis - command set je k dispozici zde.

Pochopitelně nenechám Vás začínající, ale i zkušenější bastlíře na holičkách a postupně si ukážeme, jak uchopit IoT do rukou na příkladových sketchích, které ale budu mířit pouze na infrastrukturu - počkejme si tedy chvilku, vše se to rozjede ve 2Q 2016, pak můžeme programovat, až se z nás bude kouřit. V podstatě já už takto činím několik měsíců (to byl i můj důvod odmlky na téma LoRa) a nabírám cenné zkušenosti. O něco se podělím, něco zůstane v režimu nepublikovaném. Jakmile to bude aktuální, navážu na můj seriál "Jak na IoT".

Závěr

Tímto článkem jsem shrnul snad většinu dotazů, kterýma jsem se v souvislosti s dostupností a specifikací modulku zabýval per partes v mnoha e-mailech. Na eshopu tento modulek najdete tak, jak jsem avízoval, tedy koncem března 2016. Přijímám a dle možností už plním i některé předobjednávky. Cena jednoho kusu je nyní stanovená na 850,-Kč bez DPH. Předpokládám, že bude tato cena nadále klesat tak, jak poklesne cena transceiveru, což ale nelze v nejbližším půlroce očekávat. Zájem je obrovský a výrobce Microchip zatím není ničím tlačen dolů. Pro zájemce mohu dodat i potřebné IP66 krabičky, bateriové holdery, omezeně i baterie. 

Někdy koncem měsíce března popíšu tentýž modul, jen s Sigfox transceiverem, konstrukce a pinout bude naprosto shodná, jen transceiver bude jiný. Podrobněji se také v dalším díle "Jak na IoT" podíváme na transceiver RN2483, který je jádrem modulku Arduinotech LoRaWAN.

English info

For my dear friends, funs and customers speaking other than Czech language, feel free to write English, German or Polish. I do not intent right now to translate all info to English or other language due to huge amount of work, however I'm open to communicate with you if you have serious intention purchasing my products. Thanks for understanding.

PF

Přidat komentář

Zvýrazněné položky jsou povinné.

Přehled komentářů

  1. LoRaWan ve vyvoji (Zdenek Sekerak, 31.1.2017 21:24:54) Odpovědět

    LoRaWan v čechách je v neustálem vývoji. Mám malý web projekt který zachytáva data jak ve formatu XML tak po novém i v JSON.
    https://github.com/trsek/xml


TOP produkty

Arduinotech GSM shield

Arduinotech GSM shield
877 Kč s DPH

Arduino DUE

Arduino DUE
696 Kč s DPH

Kontakt

Ing. Petr Foltýn
Kunčice pod Ondřejníkem 814, 73913
TOPlist