LoRaWAN-Knoten im IoT

Fertige und selbst aufgebaute Arduino-Knoten im TTN

Von Dr. Claus Kühnel

Einführung in LoRaWAN für das Internet der Dinge (IoT)

Dieses Buch bietet einen umfassenden Einblick in die Welt von LoRaWAN und dessen Anwendung im Internet der Dinge (IoT). Es konzentriert sich auf die Erstellung und Nutzung von LoRaWAN-Knoten, sowohl fertige als auch selbst aufgebaute Lösungen basierend auf Arduino-Plattformen, insbesondere im Kontext von The Things Network (TTN).

Das Buch illustriert die Architektur eines typischen LoRaWAN-Netzwerks, das aus folgenden Hauptkomponenten besteht:

End-Device (Endgerät): Ein Gerät, das Daten sammelt (z.B. ein Temperatursensor), das über LoRa mit dem Gateway kommuniziert.
Gateway: Empfängt Daten von mehreren Endgeräten über LoRa und leitet diese über eine IP-Verbindung an den Application Server weiter.
Application Server: Verarbeitet die empfangenen Daten und stellt sie für Anwendungen bereit.

Die Verbindungen sind als "Connection LoRa" (zwischen End-Device und Gateway) und "Connection IP" (zwischen Gateway und Application Server) gekennzeichnet.

Grundlagen von LoRa

Erläuterung der LoRa-Technologie, ihrer Reichweite und Kommunikationsprinzipien.

LoRaWAN-Protokoll und Architektur

Detaillierte Beschreibung der LoRaWAN-Grundlagen, Geräteklassen (Class A, B, C), Kommunikationsmechanismen, Service Provider, Gateways und Endgeräte.

Nutzung von The Things Network

Fokus auf die TTN-Infrastruktur, The Things Stack Community Edition (CE), das Einrichten eigener Gateways (z.B. Heltec HT-M00, Dragino LPS8), das Anmelden von Endgeräten, Duty Cycle und Fair Use Policy, Payload-Strukturen und Integrationen mit Plattformen wie MQTT, Node-RED, Cayenne, ThingSpeak und Datacake.

LoRa-Transceiver-Module

Vorstellung verschiedener LoRa-Transceiver-Chipsätze und Module von Herstellern wie Semtech, HopeRF, Olimex, Microchip und Murata.

Energieeffizienz in LoRaWAN-Knoten

Strategien und Techniken zur Minimierung des Stromverbrauchs von LoRaWAN-Geräten.

Praktische LoRaWAN-Knoten und Boards

Umfassende Vorstellung und Beschreibung einer Vielzahl von fertigen LoRaWAN-Geräten und Entwicklungsboards, darunter:

Fertiggeräte

Elsys ERS Lite Raumsensor
Dragino LHT65 Temperatur- & Feuchtigkeitssensor
Dragino LDS01 Tür- & Fenstersensor
Dragino LDS02 Tür- & Fenstersensor
Dragino GPS Tracker LGT-92
tabs Healthy Home Sensor IAQ
Big Clown LoRaWAN Monitor
CleverCity Greenbox

Entwicklungsboards

M5Stack ENV.II Unit
The Things Uno
Seeeduino LoRaWAN
Arduino MKR WAN 1300
Heltec WiFi LoRa 32
Heltec CubeCell (DevBoards, Capsule Sensors)
M5Stack COM.LoRaWAN
M5Stack LoRaWAN868 Unit
PaperiNode
ATmega1284 TTN/LoRa Board V3.1

Glossar

Erläuterung allgemeiner und LoRaWAN-spezifischer Begriffe.

Index

Alphabetisches Verzeichnis der im Buch behandelten Themen.

Referenzen

Liste der verwendeten Quellen und weiterführenden Informationen.

	Develop and Operate Your LoRaWAN IoT Nodes: A Comprehensive Guide Explore the world of LoRaWAN IoT nodes with this guide from Elektor. Learn to develop and operate devices, including Arduino-based nodes, within The Things Network. Covers LoRa basics, LoRaWAN architecture, gateways, end devices, and integrations.
	Coding Modbus TCP/IP for Arduino: Example Projects with Node-RED, MQTT, WinCC SCADA, Blynk, and ThingSpeak This guide provides practical examples for implementing Modbus TCP/IP communication with Arduino. It covers setting up hardware, programming Arduino, and integrating with platforms like Node-RED, MQTT, WinCC SCADA, Blynk, and ThingSpeak for industrial automation and IoT applications.
	MQTT Practical Guide: From Theory to Practice A comprehensive guide to the MQTT protocol, covering its fundamentals, practical applications, security aspects, and advanced topics. Includes examples with Raspberry Pi, Arduino, ESP8266, and Node-RED.
	My Path into IoT - Step-by-Step into the Internet of Things A comprehensive guide to understanding and implementing Internet of Things (IoT) projects using ESP32 and ESP8266 microcontrollers. Covers MQTT, cloud integration, Node-RED, and practical application examples.
	Programming with Node-RED: Design IoT Projects with Raspberry Pi, Arduino, and ESP32 A comprehensive guide to programming with Node-RED, covering the design of Internet of Things (IoT) projects using Raspberry Pi, Arduino, and ESP32. The book explores various projects, from basic GPIO control to advanced network-based applications and sensor integration.
	Das Sigfox-Praxisbuch: Step by Step ins Internet of Things A comprehensive practical guide to understanding and implementing Sigfox technology and the Internet of Things (IoT). Covers network architecture, hardware components, software development, and data handling with practical examples.
	Voice Control for IoT Projects with Amazon Alexa A comprehensive guide to implementing voice control for Internet of Things (IoT) projects using Amazon Alexa. This document covers developing Alexa Skills, integrating with platforms like Raspberry Pi and Arduino, and utilizing AWS Lambda and Node-RED for advanced functionalities.
	IoT Get U Going: Projects with Raspberry Pi and Arduino A comprehensive guide to building Internet of Things (IoT) projects using Raspberry Pi and Arduino, covering setup, software installation, and various practical applications.