LoRa - LoRaWAN comunicações

Dúvidas
#1

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INTRO
Para lançar um pouco de discução, dissipar duvidas, partilhar conhecimentos, dar e trocar ideias.
Trata-se de uma tecnologia de comunicação rádio banda livre 860-870MHZ, longa distancia (até 10km), baixo consumo , independente de internet/GSM networks providers, que me parece interessante para ‘home aplications’.
https://lora-alliance.org/

DUVIDAS
ESQUIÇO 1 - private network - ligação P2P

ESQUIÇO 2 - private network - GateWay

ESQUIÇO 3 - public network - GateWay

Usando GW publicos, creio não há limitação de distancia, ficamos dependentes do funcionamento dos GW.

  • optando por ter um GW (sendo publico ou privado) , este pode ligar a outro GW nas redondezas apenas por LoRa ou é obrigatorio estar ligado através de um server?
  • Aqui a ideia era ter o “melhor de dois mundos” os devices de casa ligados num GW privado, mas ao mesmo tempo poder comunicar (enviar e receber) para devices remotos via public GW.

IDEIAS
O que me passou pela cabeça.

  • Como representado nos esquiços, ter modulo LoRa, com GPS fixo no carro, para abrir portão sem depender de GPS do TM zanzitos, internet, GSM e similares.
  • Um device que comunique nos dois sentidos, que poderia servir de comando longo alcançe e ao mesmo tempo, (com um LCD) pager para alarmes/status da casa. Ou para evitar LCD´s se calhar com possibilidade de BT, para ligar ao TM, continuava a não depender de providers pagos
  • Resolver problemas de distanicas para devices colocados no exterior, tipo regas, portões, etc, sem necessidade de wifi extenders . Já sei que wifi extenders é solução mais facil e de imediata integração , mas esqueçam isso por agora, esta solução LoRa poderá resolver tudo que é passar condutores, pois como é de baixo consumo pode trabalhar (ou não) anos (horas) a baterias.
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#2

O @tmarquespt e o @RodolfoVieira sao os nossos especialistas em Lora… :wink:

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#3

Mais um ideia, pode funcionar como fallback em caso de falha das outras comunicações (uma teoria da conspiração … sabotagem nos cabos de comunicação para evitar transmissão alarme à distancia, mesmo assim se for gatuno tecnologico, leva um jammer de sinal rádio :rofl: ).

Como não sei se os GW fazem algum genero de mesh (sem ter de ir à net) para isso tinhamos de ter uma ligação LoRa P2P e estariamos limitados a meia duzia de km

#4

Para começar a dar-te resposta, vou começar por dar uma explicação e desmistificar dois mitos.

Explicação: LoRa é a tecnologia e LoRaWAN é um protocolo de comunicação.

Mito 1: LoRa atinge grandes distancias. Esta afirmação é verdadeira para LoS porque em ambiente domestico passar duas paredes sem azulejos é um grande feito.

Mito 2. O LoRa é bidireccional. É verdade se estiveres a trabalhar com dispositivos que funcionem em classe C e esses são apenas os que funcionam com alimentação permanente e sem deep sleep. Os dispositivos de classe A são unidireccionais (apenas enviam informação) e os de classe B enviam informação e esperam x milissegundo por uma resposta antes de “dormir”.

Quanto às tuas questões e baseado na experiencia:

P2P só é possivel com dois nodes em que um funciona como emissor e outro como receptor, embora o receptor seja considerado gateway.

Se comunicam entre si não devem ter grande alcance e não devem ter deep sleep o que coloca um problema ao nivel da duração das pilhas/bateria (vê a explicação do mito 2).

A gateway é obrigatória ou se forem apenas dois nodes o receptor tem de falar MQTT para ser usado com o HA.

Não precisas de uma GW profissional, podes criar uma barata de um canal com um Rpi e 15 a 20€.

Tens a limitação do dispositivo de conseguir “ouvir” e “falar” com a GW, logo tens uma limitação de distancia. O mesmo dispositivo pode “falar” com várias GW em simultaneo que apenas é considerada a primeira comunicação a chegar.

Um modulo LoRa no carro que fala com que GW??

Isso seria uma ideia se houvesse GWs LoRa como ha antenas de LTE…

Eu e o Tiago temos estado a trabalhar com equipamentos de rega e contagem de água em que o fabricante anuncia 10 anos de duração de bateria.

#5

@PDM não vou adientar muito mais porque aqui já foi dito grande parte do que te poderia dizer… nunca mexi em gateways comerciais, o que já exprimentei foi este projecto e com uma antena totalmente caseira ou seja com um bocado de fio ( não me lembro os cm) em uma varanda fechada de um prédio consegui ter sinal a 3kms com um emissor dentro de um carro com linha de vista.

A última experiência que fiz (ainda não publiquei no fórum) foi usando este projecto , em que usei duas placas esp32 lora, um emissor e um receptor, onde usei para teste vários sensores/actuadores em que o emissor emite para receptor, este por sua vez tratar de “enviar” tudo para o HA, através daqui podes fazer automações, consoante os valores que forem lidos…

Actualmente poderias por exemplo abrir um portão a uma distância dita (razoável), era so colocares um interruptor no emissor para ele enviar a mensagem para o receptor… Contudo , é uma questão de fazeres as tuas experiencias…encomenda duas placas e brinca um bocado. Com cerca de 20 euros já deves conseguir duas plaquitas dessas para brincares.
É uma tecnologia sem dúvida interessante, mas com muita pouca “aposta” em Portugal, aqui na Holanda por exemplo o país está totalmente coberto, e a tecnologia é usada em muitos sectores do país.

#6

@j_assuncao @RodolfoVieira Obrigado pelas explicações, nada como comprar dois devices e começar pelo P2P.
Quando falas de esp32lora é algo deste genero infra certo? Para não estar meses à espera onde se compra cá em Portugal a bons preços?


Quanto a GW , e distancias ilimitadas que me referia, é no caso de teres possibilidade de ligar a GW em qualquer parte da UE … estás ligado às info da casa.
Aqui na minha zona há GW publica fica a 5 ~6 km praticamente LoS, com um dos dispositivos anteriores posso tentar ligar?

Quanto à ideia de abrir portão à distancia vejo 3 hipoteses:

  • se conseguir ligar ao GW publico na zona tenho problema resolvido, um esp32LoRa e um botão, nem GPS preciso, fico com comando longo alcance
  • outra alternativa seria o P2P com dois esp32lora ou equivalentes,
  • ainda outra alternativa seria comprar (fazer tenho preguiça) um GW e contribuir para a rede LoRa aqui na zona, provavelmnte iria ser só eu ligado à GW, a não ser que os agricultores à volta quisessem ligar as vacas à LoRaWAN
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#7

Podes comprar na bangood normalmente é mais rápido que o ali. E sim podes tentar te ligar a esse gateway tens é que configurar o dispositivo…nesse campo não te posso ajudar porque nunca tentei usar lorawan no meu caso não vejo interesse. P2p serve para mim! Tens que ver o que necessitas e se vale a pena gastares esse dinheiro todo.
Ps: Tudo isto envolve algum estudo/algumas dores de cabeça.
A comprares as placas não te esqueças de confirmar se operam na faixa dos 868mhz.

#8

Cá em Portugal é difícil encontrar a bons preços porque é uma tecnologia ainda pouco utilizada. O AliExpress, eBay e Bangood são boas opções e as encomendas já estão a chegar rapidamente, a minha ultima encomenda do AliExpress demorou 14 dias. Tal como disse o @RodolfoVieira, certifica-te que compras a versão 868MHz.

https://mauser.pt/catalog/pesquisa.php?keywords=lora

Estás a pensar de maneira errada. O principio de funcionamento do LoRa é que os nodes se ligam a uma gateway e o acesso à informação é feito pela internet em qualquer lugar onde tenhas dados, não precisa de ter uma rede LoRa onde estás a receber os dados.

Por exemplo, montas um sensor num portão para saber se está aberto ou fechado, esse node liga a uma GW, essa GW liga-se à internet para enviar dados para um servidor (TTN por exemplo) e tu acedes em qualquer sitio do planeta onde tenhas ligação à internet (e que tenhas acesso ao TTN). A GW LoRa funciona de um certo modo como um AP de wifi ou uma ainda melhor comparação, como um coordenador zigbee.

Sim, consegues. E se puderes compra uma boa antena, nem sempre as dificuldades de ligação são do node em si mas da antena que vem de origem.

Essa será a tua melhor alternativa, caso queiras mesmo seguir com a opção LoRa. Para testar, o melhor é comprar um par de nodes.

Eu uso como equipamento de desenvolvimento o Mikrotik wAp LoRa8 que é um dos melhores em relação qualidade/preço e tenho uma antena onmi Mikrotik de 6.5dBi para testes de maior distancia.

Mas tens ainda mais barato um GW da própria TTN que custa cerca de 70€. Esta GW é indoor mas é fácil instalar isto na rua dentro de uma caixa de fibra embora tenha a desvantagem de não ter ligação para antena externa. Mas uma boa pesquisa no site da TTN poderá dar outros GWs para outdoor e desses 90% têm ligação para antena externa.

Eu e o Tiago temos trabalhado com LoRa desde o ano passado e feito alguns testes de cobertura de alguns equipamentos. Com esses pequenos com ESP32 o Tiago consegui sinal a 1,5km com LoS na Alameda dos Oceanos no Parque da Nações em Lisboa que tem prédios dos dois lados e árvores pelo meio num dia em que tinha chovido (as árvores quando têm as folhas molhadas são um grande bloqueador de sinal). Fizemos também uns testes a um equipamento de rega que se ligou à antena do ISEL em Lisboa a 12.5km com LoS.

Isto tudo para dizer que tal como o wifi, o LoRa depende de muitos factores para funcionar correctamente. Não há nada que substitua os testes em ambiente real, por isso aconselho-te a comprares um par de nodes que consegues por cerca de 25€ (o preço dos meus da TTGO em 2018).

Finalmente, para te entreteres…

A Vehicle Monitoring System Based on the LoRa.pdf (712.2 KB)

#9

O principio “normall” do LoRaWAN já o entendi, agora devo estar a ser um idiota, mas cá vai, a ideia era explorar a possibilidade de não ter de depender da internet , a duvida “academica” é se isto seria pelo menos teoricamente possivel ?:

  • HomeLoRaDevice -> localPubGW ->TTN internetSever -> otherSideOfWorldPubGW -> Receiver LoRa Device (c/LCD por ex.)
  • HomeLoRaDevice -> localPrivateGW -> (LoS via LoRa) -> otherNearPrivateGW -> receiver LoraDevice
    No fundo era criar um link privado de devices/dados (low rate claro) bidireccional entre dois pontos

Modulos - relativemntes aos modulos os que apresentei atrás , desde que sejam 868MHz e com um antena melhor servem para node devices certo? Ee calhar vou mandar vir uns do Ali, quanto mais não seja para aumentar o monte de coisas para testar.

GW´s - Já tinha olhado para essa da interior da TTN, é mais acessivel de todas as que vi, como dizes, é para interior e sem possibilidade de antena externa, se montar no exterior dentro de caixa o alcance será muito menor pela certa, servirá para os meus testes, mas para a comunidade se calhar não iria trazer grds alcances e contribuição

Alcances - quanto às experiencia, não entendi bem bem:

  • os testes do Tiago, foram com Esp32LoRa a ligar à GW interior da TTN ou P2P entre Esp32LoRa?
  • os teus testes com a GW MicroTik que resultados obtens?
  • equipamento de rega que ligou a 12,5km qual é o equip. radio LoRa que tem e que antena usaram, direccional ou omni?

A GW MikroTik RouterBOARD RBwAPR-2nD&R11e-LoRa8, wAP LoRa8 kit, aprova?

#10

Acho muito interessante e promissora a tecnologia lora… Especialmente no campo agrícola. Vou acompanhar o tópico para aprender um pouco mais com vocês.

#11

Sim para a agricultura e zonas com pouca ou nenhuma cobertura de rede GSM, daí as minhas duvidas relativamente a possibilidade de implementaçãodo LoRa, sem recurso à internet ou com o minino possivel.

#12

Ligações ponto a ponto via LoRa entre GWs não conheço mas possivelmente existem.

Servem para nodes ou GW, depende do firmware que lá puseres.

Pode ser mas penso que não. Uma coisa é teres a GW dentro de casa rodeada de paredes e outra é teres no exterior sem nada a bloquear o sinal.

P.S.: De referir que, como em tudo o que funciona em RF, falasse sempre em paredes mas o facto é que as portas e janelas também são grandes obstáculos ao sinal de rádio. O próprio vidro das janelas absorve o sinal, em especial se for vidro mais antigo e escurecido que tem uma percentagem de chumbo.

Foram feitos com dois nodes em P2P, um como emissor e outro como receptor.

A que tipo de resultados te referes, cobertura? Se sim, consigo cobrir (com uns pequenos dark spots) uma casa de cerca de 100m2 com um piso.

É uma coisa desta (var abaixo) com a antena que vem de origem, que é apenas uma ponta de fio. A caixa tem cerca de 100x100mm e funciona com 3 pilhas AA que o fabricante diz durarem 10 anos com uma utilização “normal” (seja lá o que isso for).

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Aprovo e recomendo. É o melhor equipamento que conheço em relação preço qualidade e como é modular permite adicionar funções. Se não me engano já trás de origem (ainda não explorei essa parte) suporte para cartão SIM para o AP comunicar directamente com a rede GSM. O único senão é a configuração do dispositivo, se feita directamente, só em CLI embora exista um software para configurar que tem uma interface que parece que parou nos anos 90… Tem também uma app para telemóvel que é extremamente util quando se anda no terreno.

#13

@j_assuncao , então lá para trás falas em antenas xpto e depois consegues 12,5km com …

Decerteza uma antena xpto v2 :rofl:

GW MicroTik, julguei que estavas a usar no exterior e tivesses feito testes de ligação num raio grande fora de casa.
A minha ideia seria comprar uma dessas, montar no terraço exterior da casa e usar a antena interna 2db que já vem com o GW, e esperar que cubra pelo menos 1 a 2km (este alcance depende certamente da capacidade do nodedevice que utilizar) , para já não antevejo necessidade de usar LoRa dentro casa.

Para comprar por cá 165€ é bom preço?
https://shop.officelan.pt/index.php?page=shop.product_details&flypage=yagendoo_VaMazing_2.tpl&product_id=5785&option=com_virtuemart&Itemid=22&vmcchk=1&Itemid=22
Ou tens melhor sugestão?

#14

Tem a ver com vários factores, em especial com o LoS.

A minha GW tenho usado apenas dentro de casa mas uso as mesmas GW num cliente com bons resultados em termos de distância embora os equipamentos que estão montados estejam a menos de 500/600 metros da GW.

Preços de cabeça não sei mas posso pesquisar.

#15

Já sabemos que para as comunicações há muitos factores a infleunciar , se calhar um dos mais importantes será a LoS , temos tb estado do tempo (nuvens até podem ajudar) , estação do ano, dia/noite (isto pelo menos na banda 27MHz ) … etc.
Os GW que usas, estás a disponibilizar publicamente ou usas em modo private?

Comprar a GW não seria necessidade, imediata, pois se o P2P der 500~600m, seria o suficiente para o principal objectivo, substituir a chamada GSM para abrir portão.
Ao comprar seria para ajudar a comunidade local que nem sei se há alguem a usar por estas zonas.
Sabes se há alguma maneira expedita de “ver” se há comunicações LoRa no ar?

#16

A minha rede particular está em modo privado com um servidor próprio que substitui o TTN chamado ChirpStack.

A do meu cliente por enquanto está em modo publico ligada ao TTN mas estou à espera de saber como será a versão de produção. Pode ser publica, privada ou mista conforme o definido.

Não sei se as outras marcas de GW permitem mas os Mikrotik permitem que as GW publiquem dados para vários servidores em simultâneo para que possas por exemplo usar duas ou três redes para teres circuitos de backup em caso de falha de um dos servidores.

Existe um site, e também uma app, para saberes a localização das GWs ligadas ao TTN. O site mostra-te as GW publicas (de particulares) e privadas (de empresas) mas são todas de acesso publico.

https://ttnmapper.org/

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O site é muito completo e mostra a informação que os utilizadores preenchem aquando do registo das GWs mas podes introduzir uma GW e dizeres que queres que os dados sejam privados. Esta ultima situação é util para o caso de teres uma GW em teste num sitio que não será o final (como é o meu caso).

No site podes também também ver a cobertura de cada GW caso esta tenha sido mapeada, o que é feito com uma aplicação própria.

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Do ponto 1 ao ponto 2 são “apenas” 43.5 km…

#17

Obrigado Jorge, tantas info´s intressante, tantas possibilidades , tudo vem causar mais ideias e duvidas proporcionais á qtd de info que se recebe :slight_smile:
Não conhecendo nada disto do HA , LoRa…etc , podia limitar-me à minha intenção inicial de simplesmente abrir portões a partir da net, mas não, a minha curiosidade leva-me a dispersar um pouco tentando saber sobre as varias areas, acabando por me meter em tudo, não aprofundar e não acabar nenhuma … para veres, só há 1 hora. é que me fartei de ver os devices em cima da secretária (desde o inicio da pandemia) e meti o 1ºsonoff mini na parede a fazer comutação escada c/botões…aquilo fica mesmo à justa dentro da cx. de aparelhagem, devia ser mais mini.

Duvidas (quase certezas) sobre GW:

  • Alcances mais que intressantes (vi uma noticia dum GW do ISEL fazer 700km), partindo do principio que o GW tem tudo de top, provavelmente tal como o wifi, o alcance depende da capacidade de transmissão do conjunto antena/node final
  • A comunicação é como nos radios W&T, quando um fala ocupa o canal, embora haja um tempo maximo “on the air” e multi canais (em algumas GW) , se houver milhares de nodes a tentar falar ao mesmo tempo, há algum genero de pool ou fifo, ou perde-se a info que se tentou enviar no momento?
  • Partido do absurdo que todos os nodes falam ao mesmo tempo, qual a capacidade maxima simultanea de nodes que um GW consegue gerir?
  • GW privada tem de estar ligada a servidor privado como tu tens e não ao TTN que fará dela publica
  • GW privada, deve “ouvir” todos os nodes à volta , descartando e não encaminhando todos que não são os configurados/autorizados (tipo whitelist)
  • GW publica, apesar de acesso publico, as infos´s dos meus devices serão sempre privadas? Se quiser que sejam publicas basta partilhar o “endereço” com a malta ?
  • GW mista, aqui começa a maior confusão de duvidas, presumo que a GW ouve todos os nodes à volta e tendo a capacidade da Microtek de ligar a varios server´s, vai separar / encaminhar as info´s para os servers correctos.
    Depois de conseguir perceber melhor: as diferencas publica/privada; a privacidade dos dados em cada um dos modos; as vantagens/diferencas entre publica/privada; este modo misto que permiti ter publico/privado num só GW, se calhar parece o mais intressante no sentido de servir tb a comunidade.
#18

Se não for ouvida perdesse mas pode ser implementado um sistema de QoS.

A teoria diz que aguenta 120 devices em simultâneo mas as opiniões variam.

Uma GW pode ser publica mas os teus dados são sempre teus e ninguém os vê porque saem do node encriptados e só tu os podes desencriptar. A diferença de ser publica ou privada é os limites que são impostos na publica (time-on-air, trafego maximo diário, etc.).

Se os nodes não estiverem registados no servidor (TTN ou ChirpStack) onde a GW se liga não são encaminhados para lado nenhum

A primeira parte da resposta já está mais acima. Para a segunda parte a resposta é não. Os dados saem do servidor para onde indicares que os queres (saem por MQTT) e depois disso é que os podes partilhar.

A que há a reter é que os teus dados saem dos nodes altamente encriptados e a grande dor de cabeça é desencriptá-los. Existem soluções comerciais que nem uma folhinha de papel têm para ajudar e tens de criar o decripter à mão e por tentativa e erro. Mas no geral encontrar informação no github sobre o decripter a utilizar com cada node DIY.

Página (muito) interessante para veres:

P.S.: Lembra-te que podes ter uma GW indoor com uma antena outdoor!

#19

Para ter duvidas mais concretas e complicadas, vou mandar vir “uma cena” tipo 4 botoes ( RAK612 LORA BUTTON - EU868) já feita e um par de ESP32 LoRa para qd tiver paciencia fazer uns testes P2P.
Se calhar tb um MikroTik wAP LoRa8, caso não alcance o GW das redondezas.

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#20

Essa GW perto de ti aparece no TTN Mapper?

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