Das Internet der Dinge, kurz IoT, ist da. Immer mehr Geräte daheim verfügen über eine Netzwerkschnittstelle. LoRaWAN ist ein drahtloses Kommunikationsprotokoll für das IoT, mit einer guten Energieeffizienz und großen Reichweite. Die Reichweite kann, je nach örtlichen Gegebenheiten, dabei über 10 Kilometer liegen.
Mich hat dieses Thema sofort angesprochen, da ich den Ansatz sehr interessant finde und ich mich schon immer mal mit Mikrocontroller, wie den Arduinos, befassen wollte. Der Haupteinsatzbereich liegt in der Übermittlung von Messwerten wie Temperatur und Schaltzustände. Die nutzbare Payload ist nicht groß und soll auch eben nur für solche zwecke genutzt werden.
Was für Komponenten werden für LoRaWAN benötigt?
Insgesamt sind vier Komponenten nötig.
- Ein Node
- Das Gateway
- Ein Server oder die Cloud
- Eine Anwendung zur Verarbeitung und Visualisierung
Der LoRa Node ist der eigentliche Sensor und verschickt seine Daten per Funk. Diese Daten werden von den Gateways empfangen und an die Cloud weitergereicht. Einer dieser Cloud Dienste ist The Things Network (kurz TTN). Hier werden die Daten gespeichert und können über eine externe Applikation ausgewertet werden.
Planung meines ersten Nodes
Mein erster Node soll die Temperatur und Luftfeuchtigkeit erfassen. Für den Anfang reicht mir das erst mal um einen Einstieg in das Thema zu bekommen. Der Node besteht dabei nur aus drei Komponenten:
- Arduino Nano als Controller (8€)
- Dragiono Lora Bee als Funkmodul (15€)
- DHT22 als Sensor für Temperatur und Luftfeuchtigkeit (2,50€)
Eine entsprechende Anleitung habe ich auch gefunden, somit sollte alles zusammen funktionieren.
Mein erstes LoRaWAN Gateway
Bei den Gateways kann es schnell teuer werden. Ordentliche Gateways die alle Spreading Factors verarbeiten können und auf allen Kanälen lauschen sind nicht für unter 200€ zu bekommen. Daher habe ich mich für eine kostengünstige Alternative entschieden. Diese so genannten Single Channel Gateways können nur auf einem Kanal empfangen und eigentlich auch nur auf einem Spreading Factor. Normalerweise senden die Nodes auf drei verschiedenen Kanälen abwechselnd, wodurch also nur jede dritte Nachricht ankommen würde. Man kann den Node entsprechend umkonfigurieren. Dieses sollte jedoch im Feldeinsatz nicht geschehen, damit man nicht dauerhaft einen Kanal zu sehr belegt. Die von mir verwendete Anleitung ermöglicht, auf Kosten der Reichweite, auch mehrere Spreading Factors zu verarbeiten. Da ich noch am Anfang bin, versuche ich das jetzt nicht zu erklären.
Das Gateway besteht nur aus zwei Komponenten:
- NodeMCU (3€)
- Dragino Lora Bee (15€)
Damit kann ich für schlanke 35€ meinen ersten Testaufbau fertigstellen. Die Teile sind Bestellt und sollten in den nächsten Wochen eintreffen, da der NodeMCU und der DHT22 per AliExpress kommen. Sobald ich die Teile habe werde ich hier bereichten und natürlich auch einen Beitrag verfassen. Bis dahin müsst ihr und ich uns noch gedulden.
Wo will ich hin?
Ich stelle mir momentan vor irgendwann mal einen kleinen Node zu besitzen, der als GPS Tracker funktioniert. Dank LoRa bräuchte dieser Tracker kein Handynetz und würde somit auch keine weiteren Kosten erzeugen. Damit könnten ihr euer Fahrrad, Kinderwagen oder eure Kinder ausrüsten und im falle eines Verlustes orten. Natürlich müsste dazu die Versorgung mit Gateways sichergestellt sein. In Amsterdam hat man da jedenfalls sehr gute Chancen. Als eventuelle Hartwarekandidaten haben sich diese beiden Module herausgestellt:
Der Adafruit Feather hat bereits an RFM95 Modul onboard und kann somit direkt mit dem LoRa Netz kommunizieren. Zusätzlich ist auch ein 100mA LiPo Ladegerät verbaut. Zusammen mit dem Wing und einem LiPo-Akku könnte also bereits der fertige Node arbeiten. Die Kosten liegen dafür jedoch bei ca. 90€ Momentan zu viel für mich und die Machbarkeit muss ich erst noch abklären.
