Im Bereich der LPWAN-Technologien steht sowohl ein neues LoRa-Modem als auch ein neuer Funkstack für den STM32WB ante Portas.
von Tam Hanna
Für Quereinsteiger: Was ist ein LPWAN?
Unter dem Begriff LPWAN - dahinter verbirgt sich der Ausdruck Low Power Wide Area Network - versteht man im lizenzfreien Band arbeitende Funktechnologien, die statt hohem Durchsatz auf hohe Reichweite und geringem Energieverbrauch optimiert sind.
Im Allgemeinen arbeiten die Systeme entweder im 433- oder im 868 MHz-Band. Interessant ist in diesem Zusammenhang allgemein - dann wollen wir uns den spezifischen Neuerungen zuwenden - dass die Systeme mit extrem wenig Energie extrem lange Laufzeiten erreichen.
Sonst unterscheiden sich die LPWAN-Systeme konzeptuell und praktisch - während man Sigfox (ausschließlich) über einen Sigfox-Netzbetreiber bezieht, kann man ein LoRa-Gateway auch selbst betreiben. Leider würde eine „vollständige“ Besprechung von LPWAN-Technologien den Rahmen dieser Newsmeldung sprengen; der Autor hofft, mit dieser Kurzerklärung zumindest Grundlagen des Themas vermittelt zu haben.
Korrektur: 26. April 2021
Der Microchip RN2483 ist KEIN neues Bauteil, sondern seit einiger Zeit am Markt. Der Verfasser entschuldigt sich - die Erwähnung wurde durch eine Meldung in den internen Kundenmitteilungen des Distributors Future Technology ausgelöst
Microchip RN2483 - bis zu 15 km Outdoor-Reichweite.
Das Design eigener Funkstellen auf Basis von Transciever-ICs ist eine durchaus haarige Arbeit – wer ein fertiges Modul auf eine Platine packt, hat ein leichteres Leben. Microchip schickt mit dem RN2483 nun das in der Abbildung gezeigte Modem ins Rennen, das - dies sind Datenblatt-Angaben - “in Suburban Areas“ bis zu 15 km Reichweite verspricht. Nutzt man den RN2483 im „städtischen Bereich“, so darf man sich immer noch auf bis zu 5 km Reichweite freuen.
Der RN2483 ist ein über einen seriellen Port von einem Host-Mikrocontroller ansprechbarer Funk-Controller, der vom Standardisierungsgremium Lora Alliance gemäß den Regeln der “LoRaWAN 1.0.1-Spezifikation” standardisiert wurde. Neben der eigentlichen Wireless-Funktion spendiert Microchip eine Gruppe GPIO-Pins und sogar einen ADC, was das Anbinden „kleinerer“ Hardware - im Datenblatt spricht man beispielsweise von Leuchtdioden zur Ausgabe von Statusinformationen - erleichtert. Dreizehn der Eingänge dürfen mit dem modulinternen ADC verbunden werden, um Analogwerte einzusammeln.
Interessant ist im an den ESP32-Formfaktor erinnernden Modul noch der Versorgungsspannungsbereich, der von 2,1-3,6 V reicht. Analog zum PIC16 sind die GPIO-Pins übrigens durchaus leistungsfähig, und können bis zu 25 mA liefern oder senken. Zu guter letzt noch den Sende-Stromverbrauch von 40mA, den Empfangs-Stromverbrauch von 14.2mA und den Stand-by-Stromverbrauch von nur 9.9uA.
STMicroelectronics unterstützt mioty
Im lizenzfreien Band kann man - Funk Amateuren dürfte dies bekannt sein – in gewissem Rahmen tun und lassen, was immer man da will. Nebeneffekt dieser „großen Freiheit“ ist, dass eine Gruppe verschiedener LPWAN-Protokolle um die Vorherrschaft in diesem Bereich rittern.
Mit mioty tritt ein „Spezialist“ an, der sich auf das Einsammeln von Messdaten, beispielsweise von Smart Meters und ähnlichen Geräten, spezialisiert hat.
Die „wichtigste“ Technologie ist dabei ein als Telegram-Splitting ultra-narrowband, kurz TS-UNB bezeichnetes Frequenzhoppingsystem, dessen Verhalten die weiter unten im Detail erwähnte StackForce wie in der Abbildung gezeigt illustriert.
Neben der Frequenzhopping-Fähigkeit spricht für mioty auch, dass das Produkt von der ETSI als TS 103 357 standardisiert und als Nachfolger für das Wireless Meter Bus (M-Bus)-Protokoll zertifiziert wurde.
Eigentliche Ursache für die Vorstellung hier ist allerdings, dass STMicroelectronics den hauseigenen STM32WL-Funkprozessor ab sofort mit einem kompatiblen Protokoll-Stack ausstattet, die das Softradio des Mikrocontroller in ein mioty-Kommunikationssystem umwandelt.
Angemerkt sei allerdings, dass das vom Protokoll-Spezialisten StackForce bereitgestellte Softwaremodul nicht kostenlos ist - wer es in seiner Applikation verwendet, muss es käuflich erwerben; Preisinformationen finden sich weder bei STMicroelectronics (https://www.st.com/en/embedded-software/stackforce-mioty-174-protocol-stack-for-end-points.html) noch bei StackForce (siehe https://www.stackforce.de/en/products/protocol-stacks/mioty-stack).
Lotta schrieb:> Spread spectrum,> Schau an, da hat sogar das Fraunhofer Institut> seine Hände drinne... :-D> mfg
Leider nicht. Die machen doch frequency hopping statt spread spectrum.
Aber das kommt vielleicht auch von dem Requirement Low Power.
Ach Tam,
Wieder einmal in meinen Augen schlecht gearbeitet bzw. umgesetzt:
Nach dem was du in der Einleitung geschrieben hast ist LPWAN nur im
lizenzfreien Funktsprektrum zuhause. Das es auch LPWAN im lizenziertem
Frequenzenspektrum gibt unterschlägst du mal wieder. LTE-M NB-IoT
...
das mit den - lore ipsum - : gut gemeint, für mich aber schlecht
umgesetzt.
rittern = in einer letzten Entscheidung um etwas kämpfen (duden online)
ggf besser "kämpfen" / "streiten" / "ringen"
DoS schrieb:> Lotta schrieb:>> Spread spectrum,>> Schau an, da hat sogar das Fraunhofer Institut>> seine Hände drinne... :-D>> mfg>> Leider nicht. Die machen doch frequency hopping statt spread spectrum.> Aber das kommt vielleicht auch von dem Requirement Low Power.
Hm.
Ist "Frequenzhopping" nicht eine Spielart
des spread spectrum? :-O
Ich hab gelernt, das es 2 Spielarten gibt,
einmal durch Spreizen der Nutzdaten vor der Modulation,
und einmal durch Frequenzhopping.
ist dies nun richtig?
mfg
Ein absolut verdächtiges handle meinte:
> rittern = in einer letzten Entscheidung um etwas> kämpfen (duden online) ggf besser "kämpfen" /> "streiten" / "ringen"
Mich würd eher interessieren, was bei "ST" da
gerade abgeht...
Schon wieder ein geheimer stack. :-P
mfg
----
ps. Rechtschreibung korrigiert.
Da schaut man am Sonntag Morgen ganz unbedarft in mikrocontroller.net
rein und was sieht man?
Schon wieder so ein unerträglich übles Machwerk von Tam Hanna.
Was soll das???
Doch der Reihe nach:
>Unter dem Begriff LPWAN - dahinter verbirgt sich der Ausdruck Low Power Wide Area
Network -
>versteht man im lizenzfreien Band arbeitende Funktechnologien, die statt hohem
Durchsatz
>auf hohe Reichweite und geringem Energieverbrauch optimiert sind. Im Allgemeinen
arbeiten
>die Systeme entweder im 433- oder im 868 MHz-Band.
Das ist falsch. LPWAN ist kein Standard, ausser Tam Hanna versteht jeder
darunter auch Technologien wie z.B. LTE-M oder NB-IOT. Und diese
arbeiten weder im 433MHz noch im 868MHz Band, sondern im reglementierten
Mobilfunknetz. Siehe z.B.:
https://www.vodafone.de/business/featured/technologie/der-lpwa-standard-technische-grundlage-fuer-narrowband-iot/https://iot.telekom.com/de/netze-tarife/narrowband-iot-lte-m
Als nächstes kommt echt ein Hammer. Tam Hanna behauptet doch
tatsächlich:
> Microchip schickt mit dem RN2483 nun das in der Abbildung gezeigte Modem ins
Rennen
Das hat mich echt umgehauen und mir stellt sich nun die Frage, ob der
Typ schwer unter harten Drogen steht oder einfach nur uns alle
verarschen will.
Nur für den Mitleser zur Aufklärung: Der RN2483 ist ein steinaltes Modul
und schon seit mindestens 6 (sechs)!!! Jahren am Markt. Da schickt
Microchip nix ins Rennen, eher nehmen die das Modul aus dem Rennen...
@Tam Hanna: Was soll das???
>Der RN2483 ist ein über einen seriellen Port von einem Host-Mikrocontroller
ansprechbarer
>Funk-Controller, der vom Standardisierungsgremium Lora Alliance gemäß den Regeln
der
>“LoRaWAN 1.0.1-Spezifikation” standardisiert wurde.
So ein Quatsch.
1. Es gibt kein Standardisierungsgremium Lora Alliance, das Controller
standardisiert.
Tatsache ist, dass es weltweit von der LoRa Alliance authorisierte Test
Service Provider gibt, die Zertifizierungen (und keine
Standardisierungen) vornehmen, in Deutschland müssten das TÜV und DEKRA
sein.
2. Da der RN2483 entgegen Deiner Behauptung so uralt ist, ist er
immerhin schon nach Spezifikation 1.0.2 zertifiziert (aktuell ist die
1.0.4 und nach 1.0.1 kann nicht mehr zertifiziert werden nach den Regeln
der LoRa Alliance, also von aktiver Pflege des uralten Moduls seitens
Microchips kann nicht die Rede sein). Steht übrigens in der Doku. Aber
sowas liest Du ja nicht.
>Analog zum PIC16 sind die GPIO-Pins übrigens durchaus leistungsfähig, und können
bis
>zu 25 mA liefern oder senken. Zu guter letzt noch den Sende-Stromverbrauch von
40mA,
>den Empfangs-Stromverbrauch von 14.2mA und den Stand-by-Stromverbrauch von nur
9.9uA
Und schon wieder unsinnige Zahlenangeben. Aber Hauptsache, ein bisschen
Text produzieren.
Wenn man schon die 25mA angibt, dann sollte man auch angeben, wie hoch
der Sink/Source Max-Wert ist.
Und auch die Stromverbrauchsangaben sind wertlos: Unter welchen
Bedingungen (Temperatur, Spannung, Funk-Ausgangsleistung) gelten sie?
>Neben der Frequenzhopping-Fähigkeit spricht für mioty auch, dass das Produkt von
der
>ETSI als TS 103 357 standardisiert und als Nachfolger für das Wireless Meter Bus>(M-Bus)-Protokoll zertifiziert wurde.
Für mioty spricht vor allem das Telegram-Splitting (siehe auch
Fraunhofer-Doku und auch Deine Abbildung), denn das ist der
entscheidende Unterschied zu anderen Protokollen.
Dazu wurde es nicht als Nachfolger für das M-Bus-Protokoll zertifiziert,
sondern als Nachfolger für das M-Bus-Protokoll entwickelt und dann von
der ETSI standardisiert.
Wie auch schon oben solltes Du Dir mal die Unterschiede zwischen
Standardisierung und Zertifizierung klarmachen...
Im Übrigen hätte es auch nich geschadet, zu erwähnen, dass mioty von
Fraunhofer kommt.
>dass STMicroelectronics den hauseigenen STM32WL-Funkprozessor ab sofort mit einem>kompatiblen Protokoll-Stack ausstattet, die das Softradio des Mikrocontroller in>ein mioty-Kommunikationssystem umwandelt. Angemerkt sei allerdings, dass das vom>Protokoll-Spezialisten StackForce bereitgestellte Softwaremodul
Es stimmt nicht, dass STM den Prozessor mit einem Stack ausstattet. Es
ist schlicht ein 3rd-Party-Produkt.
Es ist Quatsch, dass "das Softradio des Mikrocontrollers" irgendwie
umgewandelt wird. Tatsache ist, dass Stackforce einen eigenständigen
Radiostack entwickelt hat, der auf der Hardware des STM32WL aufsetzt.
Denn mioty setzt auf MSK auf und dafür hat der STM32WL ein MSK-Modem,
wie ein Blick ins Datenblatt verrät - achja, Datenblätter liest Du ja
gar nicht...
@Tam Hanna: Wie lange willst Du uns eigentlich noch mit so einem Mist
belästigen? Das ist doch unerträglich.
Ich habe schon eine Wette laufen, was in Deinem nächsten Artikel als
"Neuvorstellung" kommt: Ich setze darauf, dass Du versuchst, uns zu
verklickern, dass Intel den 8080 "nun ins Rennen schickt".
Enttäusch mich nicht!
Dr. MCU schrieb:> @Tam Hanna: Wie lange willst Du uns eigentlich noch mit so einem Mist> belästigen?
Als Einzelperson für die Allgemeinheit zu sprechen ist ganz schön
überheblich. Zumal ja einige Leute deine Ansichten wohl nicht wirklich
teilen.
DANIEL D. schrieb:> Als Einzelperson für die Allgemeinheit zu sprechen ist ganz schön> überheblich. Zumal ja einige Leute deine Ansichten wohl nicht wirklich> teilen.
Ah, also finden es einige voll in Ordnung, dass Tam Hanna ein sechs
Jahre altes, nicht mehr gepflegtes Modul hier als "Neuer
LoRa-Transmitter" anpreist!
Respekt!
axelroro schrieb:> Unerträglich ist hier nur Deine Lust auf vernichtende Kritik,> anstelle> konstruktive Inhalte beizutragen
Also sollte ich Deiner Meinung nach hier ranzalte Hardware als
Neuentwicklungen anpreisen - so wie Tam Hanna das macht?
Nicht ernsthaft, oder?
Tam H. schrieb:> “in Suburban Areas“ bis zu 15 km Reichweite verspricht. Nutzt man den> RN2483 im „städtischen Bereich“, so darf man sich immer noch auf bis zu> 5 km Reichweite freuen.
Das ist doch eine Käseaussage:
Kommt auf die Antenne, Höhe, Montageort etc. pp. an, da gibt es so viele
Faktoren, die kann ich nicht einmal alle aufzählen.
Ich weiß nur, dass ich selbst mit einem 10W AFU Gerät bei 430Mhz vom
Haus eines Bekannten nicht zum Relais in 3km Luftlinie komme weil er
dermaßen ungünstig liegt.
Von einem Hochhaus mit einer kleinen Yagi und 50cm Kabel dazwischen
kommt man wahrscheinlich >50km, in einer Häuserschlucht evtl. nicht
einmal ums Eck.
Sendeleistung angeben reicht, den Rest muss man sich eh selber denken
oder ausrechnen.
Ist übrigens kein Tam Hanna bashing, man kann es auch übertreiben "Dr.
MCU".
mfg
123 schrieb:> Ach Tam,>> Wieder einmal in meinen Augen schlecht gearbeitet bzw. umgesetzt:> Nach dem was du in der Einleitung geschrieben hast ist LPWAN nur im> lizenzfreien Funktsprektrum zuhause. Das es auch LPWAN im lizenziertem> Frequenzenspektrum gibt unterschlägst du mal wieder. LTE-M / NB-IoT /> ...
Das stimmt schon. Nur sind NB-Iot und insbesondere CatM (verwende ich
selbst im BG96) meiner Meinung nach ein komplett anderes Tier -
insbesondere vom Stromverbrauch her. Habe damit bei einem Kunden derzeit
immense Probleme...
>> das mit den - lore ipsum - : gut gemeint, für mich aber schlecht> umgesetzt.>> rittern = in einer letzten Entscheidung um etwas kämpfen (duden online)> ggf besser "kämpfen" / "streiten" / "ringen"
Bernd schrieb:> Immerhin gibt es jetzt sowas wie eine Einleitung!> Das steht zwar noch nicht drin, wofür man LPWAN nutzen möchte, es geht> in die richtige Richtung.
OK, danke, das ist actionable, setze ich um.
>> Tam H. schrieb:>> Im lizenzfreien Band kann man - Funk Amateuren dürfte dies bekannt sein>> – in gewissem Rahmen tun und lassen, was immer man da will.>> Nebeneffekt>> dieser „großen Freiheit“ ist,> Die große Freiheit ist ganz gut mit Paragraphen reglementiert:> https://www.bundesnetzagentur.de/DE/Sachgebiete/Telekommunikation/Unternehmen_Institutionen/Frequenzen/Allgemeinzuteilungen/allgemeinzuteilungen-node.html>>>> dass eine Gruppe verschiedener>> LPWAN-Protokolle um die Vorherrschaft in diesem Bereich rittern.> https://www.duden.de/rechtschreibung/rittern> Ein Text für Österreicher, die im Stiegenhaus ihren Topfen beuteln...
Die Paradeiser sind angerichtet, sei mein Gast auf eine Kugel Mozarella
und eine sechzehner Hülsn!
Schafe dad man in Erlangen bzw in Nürnberg nicht dazu lernt. Wieder mal
eine interessante Technologie die man zwar mal zuende entwickelt hat,
der breiten Masse jedoch durch ein dämliches Lizenzmodell vorenthält.
Naja. Wäre nicht das erste IIS Gebräu das in der Bedeutungslosigkeit
verschwindet :)
123 schrieb:> Ach Tam,> Wieder einmal in meinen Augen schlecht gearbeitet
Vielleicht solltest du Buchkritiker werden.
Was soll das?
Schreibe du demnächst die Artikel oder schreibe ihm deine Kritik per PN.
Du könntest aber auch einfach gar nichts schreiben.
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