Was ist LoRa®, was ist LoRaWAN®?
Bewässerung mit LoRaWAN®
LoRa® ist eine Funktechnologie, die die korrekte Signalübertragung der Bits und Bytes per Funk sicherstellt. LoRaWAN® (Long Range Wide Area Network) legt auf Lora® aufbauend die Regeln für Dateninhalte, Verschlüsselungen und Netzwerkfunktionen fest.
Der große Vorteil von LoRa® besteht in der Datenübertragung über große Distanzen (>10km) bei sehr geringer Sendeleistung und Energieverbrauch. Der Nachteil ist die beschränkte Datenmenge, die übertragen werden kann. Die Übertragung von Bild- oder Sprachdaten per LoraWAN® ist nicht möglich. Aber es ist optimal geeignet für Sensoren und Aktoren, die unter den Begriffen wie Internet of Things (IoT), Smart Cities oder Industrie 4.0 zusammengefasst werden. Viele Kommunen verwenden beispielsweise die LoRaWAN® Technologie für Smart Meter zur Energieabrechnung.
Entwickelt wurde die zugrunde liegende LoRa®-Funktechnik von Semtech, das offene Netzwerkprotokoll LoRaWAN® wird von der LoRa Alliance gepflegt, in der zahlreiche öffentliche Organisationen, Universitäten und Unternehmen wie Siemens, IBM, ST Micro, Amazon und auch viele kleinere Unternehmen vertreten sind.
Die LoRaWAN® Regeln werden in Standards veröffentlicht. Verwirrenderweise gibt es 2 aktuelle Standards. Im Oktober 2020 wurde der LoRaWAN® Standard 1.0.4 veröffentlicht. Bereits 2017 wurde der Standard 1.1. veröffentlicht, der zur Serie 1.0.x nicht vollständig abwärtskompatibel ist, und zwar zusätzliche Sicherheitsfeatures unterstützt, aber keine weite Verbreitung gefunden hat. Alle MIYO Geräte unterstützen den Standard 1.0.4, weil dies die verbreitetste Version ist und nicht den umfangreichen Overhead der Version 1.1 enthält.
LoRaWAN Installationen gibt es in jeder Größenordnung, von ganz klein bis sehr groß. Im einfachsten Fall betreibt man nur die Endgeräte selbst und verwendet die Netzwerkinfrastruktur von offenen oder kommerziellen LoRaWAN® Anbietern, von denen es weltweit bereits sehr viele gibt.
Wie funktioniert LoRaWAN?
Ein LoRaWAN®-Netzwerk besteht aus vier Hauptkomponenten:
- Endgeräte (Nodes): Zum Beispiel Sensoren, die Temperatur, Feuchtigkeit oder Bewegung erfassen. Zur Aufnahme in ein bestimmtes Netzwerk müssen die Endgeräte in diesem Netzwerk mit Ihrer eindeutigen Kennung (DevEUI - 64 bit) angemeldet werden. Dies nennt man Joinen. Zur Verschlüsselung gibt es zusätzlich einen APPKey (128 bit). Der initiale APPKey ist im Gerät gespeichert und wird beim Joinen zusätzlich zur DevEUI benötigt. Der APPKey wird periodisch zwischen Netzwerkserver und Endgerät neu vereinbart. Die Geräte „melden sich“ nur, wenn sie etwas mitzuteilen haben – das spart Energie. Um eine Netzüberlastung zu verhindern, ist der Funkverkehr mit dem Duty Cycle begrenzt. Dieser beträgt in Europa max. 1% Sendezeit (36 Sekunden je Stunde), in den USA und Kanada liegt er höher.
- Gateways: Diese empfangen die Funksignale der Endgeräte und leiten sie über das Internet an einen Netzwerkserver weiter.
- Netzwerkserver: Hier werden die Daten der angemeldeten Geräte gefiltert. Alle anderen LoRa Signale werden verworfen. Der Netzwerkserver entschlüsselt die Daten, koordiniert die Datenverarbeitung und kommuniziert mit den Anwendungsservern und Gateways.
- Anwendungsserver: speichert die Daten und macht sie zugänglich.
Einfach und mächtig mit eigenem LoRaWAN® Gateway
MIYO mit eigenem Gateway
Mit einem eigenen Gateway ist der Systemaufbau der klassischen MIYO Cube Serie sehr ähnlich. Der Cube wird nur durch das Gateway ersetzt. Netzwerk- und Anwendungsserver sind in die MIYO Cloud integriert.
Im Prinzip ist jedes Gateway geeignet. Es ist nur darauf zu achten, dass das Gateway die Funkfrequenz der Region unterstützt.
MIYO empfiehlt das SenseCAP M2 von Seeed Studio. Die Verbindung zur MIYO Cloud erfolgt mit 2 einfachen Einträgen. Ab dann gibt es den gewohnten MIYO Komfort. Geräte werden durch einfachen Scan der Seriennummer hinzugefügt und die Garten- und Bewässerungskonfiguration erfolgt über die MIYO App.
Wer möchte, kann sein Gateway auch "public" machen und damit anderen Nutzern in der Funkreichweite zur Verfügung stellen.
Was ist The Things Network?
The Things Network (TTN) ist ein offenes, gemeinschaftsbasiertes LoRaWAN-Netzwerk, das 2015 in Amsterdam gestartet wurde – mit der Vision, ein freies IoT-Netzwerk für jeden verfügbar zu machen. Heute gibt es tausende Gateways weltweit, die von Privatpersonen, Unternehmen und Kommunen betrieben werden. Aktuell gibt es Installationen in 153 Ländern.
Besonderheiten von TTN:
• Kostenlose Nutzung für nicht-kommerzielle Projekte
• Starke Community, globale Reichweite
• Integration vieler Datenprotokolle
• Web-Oberfläche und API für einfache Verwaltung
MIYO Installation mit The Things Network (TTN)
Voraussetzung für den Einsatz ist die Verfügbarkeit eines LoRaWAN Gateways im Umkreis bis zu 10km Entfernung vom Standort der Geräte. Im einfachsten Fall verwendet man vorhandene Gateways wie etwa von TTN. Alternativ kann man eigene Gateways einsetzen.
Die Installation von MIYO Sensoren und Ventilen erfolgt wie beim Cube System in der MIYO App und ist genauso einfach und komfortabel. QR-Code scannen, MIYO erledigt die Netzwerkanmeldung und die Geräte sind in der App integriert. Auch gemischte Installationen und Bewässerungskreise sind möglich. Der einzig merkbare Unterschied ist, dass die LoRaWAN® Endgeräte aufgrund der Duty Cycle Begrenzung längere Meldeintervalle besitzen. Ungefähr alle 5 Minuten überträgt der Sensor Daten bzw. können die Ventile geschaltet werden.
Für Profis
Erweiterungsmöglichkeiten der LoRaWAN Installationen sind vielfältig.
Wer einen Schritt weiter gehen möchte, kann auch einen Server betreiben. Mit ChirpStack und LORIOT gibt es Open Source Software für einen eigenen Netzwerkserver. Auch die Software von TTN ist für Eigeninstallationen frei verfügbar. Die am meisten verbreitete kommerzielle LoRaWAN®-Serverplattform ist Thingpark (von Agility).
Bei Fragen zur Installation hilft der MIYO Support gerne unter support@miyo.garden
Trademarks:
LoRa® ist eine geschützte Marke der Semtech Corporation
LoRaWAN® ist eine geschützte Marke der LoRa Alliance
FAQ
Häufige Fragen zur LoRaWAN Installation
Was sind die Voraussetzungen für den Betrieb eines MIYO Bewässerungssystems mit LoRaWAN?
Wenn man kein eigenes Gateway betreiben will, ist die einzige Voraussetzung die Verfügbarkeit eines LoRaWAN Netzwerkes.
Ein eigenes Gateway ist mit technischen Grundkenntnissen schnell aufgesetzt.
Und die Ventile benötigen natürlich einen Wasseranschluss. Da die Energie durch die Solarladung erzeugt wird, benötigt man keine weiteren Anschlüsse.
Ist es schwierig, ein MIYO LoRaWAN System aufzusetzen?
Nein, das Aufsetzen eines eigenen Gateways ist einfacher als zB einen WLAN-Router zu konfigurieren.
Alternativ ist auch die Integration in ein verfügbares Netz einfach mit wenigen Einträgen erledigt. Die TTN Integration erfolgt komplett aus der MIYO App und erfordert keine technischen Kenntnisse. Die Detailsteuerung der Bewässerung erfolgt dann über die MIYO App. In Österreich wird aktuell auch das Netz von Drei direkt unterstützt.
Alle anderen LoRaWAN Netze funktionieren ebenso, es müssen nur wenige Parameter manuell erfasst werden. Installationshilfe gibt es bei MIYO Support unter support@miyo.garden
Kann ich MIYO Cube Geräte und MIYO LoRaWAN Geräte in einem Garten verwenden?
Ja, beide Serien sind nahtlos integriert über die App steuerbar.
Weitere Fragen?
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Basierend auf 29 Bewertungen