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.
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).
Zuerst erschienen bei Mikrocontroller.net News
Quelle: Read More