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LoRa : un protocole de communication radio longue distance & low energy

La page wikipedia FR est plutot bien documentée ici : LoRaWAN .

Achat de 2 transceiver (émetteur/récepteur) Le modem LoRa E45-TTL-100.

Antennes

Ressources

La documentation fournit par the TTN est interessante : The TTN doc . On y trouve notament le framework Arduino pour envoyer des messages via LoRaWAN en quelques lignes de code : Framework Arduino LoRaWAN .

Guides pour construire une gateway LoRaWAN :

Liste des gateway LoRaWAN existantes : https://www.thethingsnetwork.org/docs/gateways/start/list.html

Un calculateur de link budget : https://www.solwise.co.uk/link-budget.htm. Cela permet de calculter la perte de gain aka la portée theorique de transmission d'un dispositif radio.

Quelques infos experimentales sur les antennes, à creuser : https://www.disk91.com/2016/technology/sigfox/sigfox-lora-and-antenna-design/

DIY LoRa antenne : https://bashtelorofscience.wordpress.com/2018/04/03/diy-lora-antenna/

Code Arduino pour une Single channel LoRaWAN Gateway basé sur un ESP32 : https://github.com/things4u/ESP-1ch-Gateway-v5.0

Technologie

Reflexions

Pour commencer à jouer, on peut utiliser les 2 transceiver que j'ai acheté. Il est probable que l'on puisse construire tout ce qu'il faut pour LaPerco avec ces 2 transceivers. Néanmoins, pour des raisons de simplicités, et pour pouvoir nous permettre d'offrir un service plus robuste avec plusieurs canaux de communication, je propose d'acheté un concentrateur bien connu disposant de 8 canaux :

Un super guide de TTN suisse pour construire une gateway LoRaWAN : https://github.com/ttn-zh/ic880a-gateway/wiki.

Synoptique de publication de données d'un émetteur LoRa sur Internet avec TTN

Dans l'architecture TTN actuelle, un émetteur LoRa n'a pas accès à Internet. Il envoie un message avec une structure de données spécifiques pour une gateway TTN LoRaWAN. L'émetteur n'utilise pas d'autre protocole de communication supplémentaire. La gateway transmet ensuite ce message à un serveur TTN via Internet qui se charge de le dédupliquer et le router vers une “application”. L'application par défaut publie ce message au format json dans le topic dédié d'un broker MQTT de TTN.

TTN workflow

  • Il faut créer une application sur TTN
  • Il faut attacher son device à son application
  • Lorsque la TTN gateway reçoit un message LoRa elle le transmet à TTN, qui le route vers une application en fonction de l'adresse non unique du device dev_aadr et de la MIC qui permet de retrouver de façon unique l'emetteur.
  • TTN pousse alors par defaut le message au format json dans une file MQTT.

Glossaire

  • LoRa est un protocole de communication physique radio (permet de la communication à distance entre dispositifs radio). Il encadre la modulation en fréquence des dispositifs LORA. C'est un protocole propriétaire fermé.
  • LoRaWAN est une infrastructure d'équipement qui permet à des dispositifs LoRa de communiquer avec des applications déployés sur Internet. Néanmoins, il ne permet pas aux dispositifs LoRa d'accéder à Internet directement.
  • Une paserrelle LoRaWAN (gateway) permet à de petits dispositifs autonomes (objets connectées) de pouvoir accéder à Internet. Elle relaie les informations radio reçu vers des serveurs sur Internet avec le protocole IP.
  • RSSI: force du signal (signal strength)
  • SNR: rapport signal sur bruit (signal-to-noise ratio)
  • MIC: code d'integrité du message (message integrity code)
  • OTAA: activation à distance (Over The Air Activation)
  • SF: facteur d'étalement (spreading Factor) Plus le SF est élevé, plus la bande de fréquence utilisée par LoRa pour transmettre un message est élevé, plus la distance parcouru par le signal est grande et plus le débit de transmission est faible.

Notes

  • En Europe, LoRa utilise la bande de fréquence libre de 868 MHz.
  • La fréquence recommandée par TTN est 868,10 MHz.
  • La gateway LoRaWAN écoute généralement sur plusieurs canaux simultanément (typiquement 8 ou plus). Cela permet à plusieurs dispositifs de communiquer avec la gateway simultanément. Chaque canal radio est monopolisé pendant une communiation. Si 2 devices communique simultanémént sur un meme canal, la communication est brouillé.
  • TTN est une fédération LoRaWAN “open”, qui permet si on la rejoins de proposer à tous d'utiliser notre gateway pour publier des données sur Internet, ou recevoir des données depuis Internet.
  • Le protocole LoRa définit le paramétrage du Data Rate qui permet de selectionner le débit de communication radio. Un faible débit permet une communication radio plus longue distance.
  • LoRaWAN definit 3 classes d'équipements qui determine comment l'équipement est autorisé à recevoir des messages d'un serveur.

Authentification / Sécurité

Each LoRaWAN device is personalized with a unique 128 bit AES key (called AppKey) and a globally unique identifier (EUI-64-based DevEUI), both of which are used during the device authentication process. Allocation of EUI-64 identifiers require the assignor to have an Organizationally Unique Identifier (OUI) from the IEEE Registration Authority. Similarly, LoRaWAN networks are identified by a 24-bit globally unique identifier assigned by the LoRa Alliance™.

https://www.thethingsnetwork.org/docs/lorawan/security.htmlhttps://www.thethingsnetwork.org/docs/lorawan/address-space.html

lora.1548078870.txt.gz · Dernière modification : 2019/01/21 13:54 de bigMax