LoRa - Welche Reichweite ist in urbanem Umfeld realistisch?

  • Moin,


    ich plane aktuell ein Single Channel LoRa Gateway aufzusetzen und denke an den Dragino HAT für den Pi 2 / 3 B. Hat einer von Euch schon Erfahrungen mit dem HAT machen dürfen und kann mir etwas zur Reichweite der Lösung im konkreten Wohnumfeld sagen? Laut Spezifikationen sollten 1-2 Km in urbaner Umgebung realistisch sein - Line of sight zum LoRa Node kann ich leider nicht umsetzen.


    dreamshader

    Hast du mit deinem Test Aufbau aus dem StratoPig Faden schon Erfahrungen sammeln können?

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  • Servus doing ,

    Hast du mit deinem Test Aufbau aus dem StratoPig Faden schon Erfahrungen sammeln können?

    sorry, leider nicht ...

    Da ist mir mein 3D-Drucker dazwischen gekommen.

    Das Thema LoRa ist aber immer noch aktuell und ich habe erst vor ein paar Tagen zwei weitere Module ( solche hier -> https://www.ebay.de/itm/Wirele…3M-RF-FCC-CE/401377014928 ) bekommen.

    Nachdem der ganze Weihnachts-Zirkus jetzt vorbei ist, werd' ich mal eine Powerbank aufpumpen und das Mobileil mal mit in die Stadt nehmen.

    Vielleicht kann ich da in ein paar Tagen mehr dazu sagen.


    Ich seh' das im Stadtbereich eher skeptisch ... das hängt von so vielen Faktoren ab. Da braucht nur eine Hütte aus Stahlbeton mehr dazwischen stehen, dann wird vermutlich schnell mal Schicht im Schacht sein.


    Aber ich berichte, wenn ich mehr weiss.


    ciao und einen schönen Rest-Feiertag noch an alle,

    -ds-




  • Hi dreamshader ,


    ich bin gespannt auf deine Ergebnisse.


    Aktuell plane ich auf 868 MHz zu gehen da ich hier noch 12 von den TinyTX3 / TX4 @ 433 MHz Funksensoren laufen habe. Da es mir zusätzlich noch um einen möglichst geringen Stromverbrauch und damit möglichst lange Laufzeiten der Nodes (und der daran angeschlossenen Sensoren) geht habe ich entweder einen Selbstbau oder aber diese beiden nicht ganz günstigen Fertiglösungen im Auge:


    - Badgerboard

    - Whisper Node


    Beide sind auf minimalen Energiebedarf hin konzipiert und Letzterer soll über 1 Jahr mit einer CR 2032 Knopfzelle laufen - mit zwei 1,5V Batterien dann entsprechend länger. Ich habe hier zwei der TinyTx3 im Gewächshaus verbaut, die seit nunmehr fast 3 Jahren und dem ersten Satz Batterien alle 5 Minuten Daten senden ( Temperatur / Luftfeuchtigkeit / Bodenfeuchte). In die Richtung würde ich mit den LoRa Nodes auch gerne kommen.


    Auch dir noch einen schönen Restfeiertag,

    Sebastian

  • Moin,

    ich habe mal diese:

    https://www.ebay.de/itm/SX1278…ksid=p2057872.m2749.l2649

    getestet.

    Allerdings nicht im urbanen Umfeld.

    Sender und Empfänger hatte ich mit einem einfachen Draht (Lambda/4) als Antenne betrieben.

    Der Sender war hinter geschlossenem Fenster im ersten Stock plaziert.


    Die Reichweite betrug in Fahrradlenkerhöhe ca. 1 Km bei stabilen Empfang, wobei ca. 300m ländliche Bebauung (Dorf) und

    Bewuchs waren, der Rest war relativ frei.

    Ich hatte zeitweise auch bis 4 Km Empfang wenn ich den Empfänger hochgehalten (ca. 2,2m) habe .

    Bei uns ist es relativ flach.

    Sender auf etwa 22m über Meer , Empfänger 15 m ü.M bei 1 KM Entfernung.

    Bei 4 KM Entfernung Empfänger 10 m ü.M.


    Ach ja, bei 433Mhz

  • Moin Tell,


    es lebt, danke der Nachfrage (:


    Der Dragino HAT auf dem Pi 2 war nicht wirklich das Problem, der lief 'Out of the Box', aber mit dem Node und der Reichweite hatte ich Anfangs noch Probleme. Ich muss durch eine Häuserzeile hindurch und dann stehen da noch einige Bäume eigenmächtig herum bevor das freie Feld beginnt. Das LoRa Gateway hängt jetzt an einem gedruckten Halter am Griff des obersten Fensters im Haus, die Antenne ist noch Indoor und aus dem Standard Lieferumfang des Dragino HAT.


    Als LoRa Node habe ich zunächst das Badgerboard ausprobiert wobei die Entfernung von Node zu Gateway ca. 1km beträgt, aber eben genau nicht 'Line of Sight'. Bei ca. 750m bekam ich mit dem Badgerboard noch eine Verbindung hin, aber keine Stabile.


    Beim Bagerboard handelt es sich um einen vollwertigen LoRa Node, er sendet auf drei Frequenzen und mit sechs Spreading Faktoren. Der Dragino HAT für den Pi hingegen ist ein Single Channel Gateway, er kann nur eine Frequenz und auch nur einen festen Spreading Faktor. Das Frequenz Hopping konnte ich dem Badgerboard abgewöhnen aber den festen Spreading Faktor habe ich nicht hinbekommen. Um das Bagderboard richtig nutzen zu können sollte also schon ein ausgewachsenes LoRa Gateway her und die min. 300.- € wollte ich nicht ausgeben.


    Als Alternative habe ich mir dann einen Arduino Uno R3 Klon und den Dragino LoRa Shield zugelegt. Hier war es kein Problem den Spreading Faktor zu definieren und jetzt kommt zumindest jedes dritte Paket an. Der Arduino hat noch dazu ein Solar Charger Shield und einen Akku spendiert bekommen und versorgt sich selbst. Bisher bekomme ich zuverlässig Batteriespannung, Luftfeuchtigkeit und Temperatur (von einem DHT22 an 10m Kabel) übermittelt.


    Jetzt geht es nur noch um den Rückweg, also Daten an den Node zu senden...

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  • Ich dachte schon hier gibt's was Neues, aber die letzte Meldung war wohl ein Fake :-(


    Zur Reichweite von LoRa hab ich aber eine Information: mit einem Tuino-Board habe ich eine Verbindung zum Swisscom LPN Netzwerk ueber mehr als 5 km bekommen. Ueber ein ganzes Dorf hinweg bis in eine etwas groessere Stadt.


    Ab und zu wurde das Signal auch von einem Funkturm empfangen der so um die 10 km weg ist. Der steht auf einem kleineren Berg der von hier aus gesehen hinter der Stadt liegt.


    Der Spreading-Factor war allerdings 12 und das Signal so um -120 dB. Die Verbindung kam auch nur aus dem oberen Stockwerk zustande wo man einigermassen Sicht in diese Richtung hat. (Nach Swissom bin ich im abgedeckten Bereich :-)

  • Nächste Runde im Test - ich warte auf Post aus Australien mit einem Whisper Node.


    Das Konglomerat aus Arduino Uno R3 Klon, Dragino LoRa Shield und Seed Solar Charger Shield hat sich im Dauerbetrieb bei bedecktem Himmel nicht wirklich bewährt. Nach 4 Tagen mit bedecktem Himmel war Schicht im Schacht, der Stromverbrauch des Arduino und der Shields ist einfach zu hoch. Gut, ich könnte jetzt vier SMD LED von den Boards löten und gucken wieviele bedeckte Tage ich dann schaffe bevor der Node abkackt, aber zum Stromsparwunder wird der Arduino dadurch auch nicht.


    Ich werde berichten...

  • Inzwischen habe ich meine LoRa Nodes auf das Whisper Node Board vom anderen Ende der Welt umgestellt.


    Nachdem das Konglomerat aus Arduino Uno R3 und den Zusatzboards ja wegen zu hohem Stromverbrauch aus den Raster gefallen ist, habe ich Whisper Nodes am Start und die scheinen bisher extrem wenig Strom zu verbrauchen. Vor ca. 6 Wochen habe ich die fertige Lösung als gedrucktes Innenleben in einen Fahnenmast implementiert und bekomme seit dem alle 5 Minuten aktuelle Messdaten aus meinem Gewächshaus, das ca. 1,2 Km entfernt steht.


    Nach sechs Wochen Dauerbetrieb habe ich immer noch 2,9V aus 2x 1,5V Varta Industrial Batterien. Mal sehen wie lange der Whisper Node durchhält, aber ich liebe das kleine LoRa Board jetzt schon :*

  • Bei mir gibt es auch was neues: ein neuer Tuino bekommt auch eine Verbindung aus dem Erdgeschoss auf der anderen Seite des Gebaeudes hin. Keine wirklich gute Signalqualitaet, aber eine stabile Verbindung.


    Beim alten war wohl was faul.

  • Hallo, meine Frage ist: welche Soft/Firmware verwendet ihr? Einige berichten über > 1km Reichweite, Wie habt ihr das - mit welcher (evtl von euch modifizierten Software) in der Praxis erreicht?

    Verbindet ihr euch mit einem LoRa Gateway in der Nähe - oder benutzt ihr eine P2P Verbindung? Oder ein eigenes Gateway?


    Bisher habe ich ganz einfach einen RFM96 + Arduino am Laufen, mit einer Beispiel-Software von MySensors.org, aber die Reichweite geht nicht wirklich über die meiner ATTinies (ATTiny TX3/Tx4 etc) hinaus, und da sind die RF Parameter schon ausgequetscht. :(Also da ist definitiv Luft nach oben.


    Ich finde ehrlich gesagt den Whisper Node überteuert und auch etwas over-engineered, aber was mich am meisten stoert an diesen Boards, es gibt keine passenden Gehaeuse wo das mechanisch genau reinpasst mit Batterie und Sensor etc. Letztendlich ist es doch immer ein Prozessor + RF Modul, wobei die meisten RF Module derzeit auf den SX1278 setzen.


    Koennt ihr mir Tipps geben bezüglich Firmware - welche ist geeignet für die Konstellation Arduino + SX1278? wo muss ich die Firmware zwicken damit ich auf 1km Reichweite komme? Quellen?


    Bitte, bitte, sagt mir jetzt nicht "das Internet ist dein Freund" - da stosse ich auf 1000erdlei Software. Aber wenn ich das alles ausprobiere ist mein Leben vorbei. Ich brauche bloss den Anfangspunkt - ich bin mir sicher dass ich bei MySensors.org nicht richtig bin - ich war dort gelandet auf der Suche nach einem low-level Treiber für den SX1278, welcher auch funktioniert, ist aber halt kein vollwertiger LoRa Stack.

    Die Tuino als Entwicklungs Platform gefällt mir gut, ist mir nur um einige Faktoren zu teuer. Da krieg ich - 10 Raspberry Pi's Zero dafür.


    Danke!:danke_ATDE:


    PS: Ihr bekommt etwas zurück - mein Plan ist ein extreme-low-cost, extreme low Power, small Size LoRa Node, mindestens 3 Jahre Batterielebensdauer an einer CR2032.

    Meine Berechnungen sagen das ist realistisch.

    Und ich mach ein Design für ein passendes Gehaeuse, wegen dem WAF, wobei ich es ja auch schoener finde wenn Elektronik hinter der Deko verschwindet...

    etwa so:

          


    Das ist mein erster RFM95 Node als Temperatur/Feuchtigkeits Monitor basierend auf HTU21D (SHT21)

    und wenns fertig zusammengebaut ist:



  • Hallo dreamshader ,


    danke für den Hinweis, der Preis ist ja sehr interssant. Vielleicht besorge ich mir ja mal 2 dieser Dinger für einen Benchmark Test. Leider habe ich wenig bis keine Zeit am SI4463 herumzuspielen, das ist die selbe FSK Geschichte wie der SX1231 aka RFM69. Die machen die Distanz ausschliesslich mit niedriger Baudrate und hoher Sendeleistung (20 dBm = 100mW ist 10 x mehr als offiziell erlaubt). Das kann ein RFM69HCW auch.


    Mir geht es um das eigentliche Thema in diesem Thread nämlich um LoRa. Durch die Spread-Spectrum Modulation koennte ich mir eine echte Reichweitenverbesserung vorstellen. Am Ende moechte ich auf meinen Mini-Nodes einen LoRa Stack laufen lassen und in ein Netzwerk wie etwa TTN funken koennen. Dafür suche ich offene Software. Die Hardware ist zweitrangig. Wenn der Whisper Node echtes LoRa kann (echt?), wuerde mich interessieren ob die dazu gehoerige Software/Firmware ein geeigneter Startpunkt waere für meine eigene Entwicklung. Dass die 32kB Flash des Whisper Nodes nicht ausreichen werden weiss ich jetzt schon. Also brauch ich einen anderen Prozessor, aber das kann man ja hoffentlich dann umstricken.

  • > welche Soft/Firmware verwendet ihr?

    Bei mir soll das drin sein:https://github.com/gimasi/TUINO1_TEMPERATURE

    Und auf dem Modul das: https://github.com/gimasi/GMX-LR1


    Der Beweis steht noch aus, weil wir den gut funktionierenden Node erst mal behalten wollen...


    Builden laesst sich der Tuino-Teil, aber geflasht wird erst wenn ein zweiter Node laeuft.


    > Einige berichten über > 1km Reichweite

    Na ja der Rekord liegt bei 702 km, aus einem Ballon: https://www.thethingsnetwork.o…702-km-436-miles-distance


    Terrestrisch ist der Rekord bei 212km, wie im Artikel erwaehnt. Andreas Spiess soll aber sehr lange getueftelt haben bis er die ideale Strecke gefunden hat.


    Von hier aus komme ich auf 5km, unter eher unguenstigen Bedingungen:

    * Erdgeschoss

    * Gebaeude im Ruecken gegen die Emfangsstation

    * Neubau zwischen mir und der Empfangsstation

    * Baeume in der Umgebung

    * Ein ganzes Dorf und ein Teil der Stadt zwischen meinem Standort und der Empfansstation


    Der Funkturm der Swisscom ist selbstverstaendlich so hoch dass er die Gebaeude in seiner Umgebung ueberragt. Der weiter entfernte Funkturm steht auf einer Erhebung die 240m hoeher als mein Standort ist.

  • (20 dBm = 100mW ist 10 x mehr als offiziell erlaubt).

    naja ... aber gerade für den LoRa Einsatz mit wenig Traffic gibt's da doch eine Ausnahme, wenn ich mich nicht irre ...

    Oder hast Du die schon in die erlaubten 10 mW eingepreist? Ich weiss es, ehrlich gesagt, nicht mehr ...


    cu,

    -ds-

  • Moin nurazur,


    ich verwende auf dem Whisper Node einen Sketch auf Basis der Arduino-LMIC Library, die für die SX1272 bzw. SX1276 Tranceiver geschrieben wurde und die HopeRF RFM9x Module unterstützt. Den Sketch habe ich dann noch um die LowPower Library erweitert um den Node zwischen den einzelnen Übertragungen immer wieder ein Nickerchen halten zu lassen und Strom zu sparen.


    Als Gateway kommt bei mir ein Pi 2 B mit dem Dragino HAT zum Einsatz. Sicher, der Pi mit dem Dragino HAT ist kein vollwertiges LoRa Gateway, aber ~ 300.- € für ein 'echtes' LoRa Gateway wollte ich für meine Anwendung und den Reichweitentest dann doch erstmal nicht ausgeben.


    Das Gehäuse für den Whisper Node habe ich selbst gezeichnet und gedruckt. Hier war die Vorgabe, das es in einen Fahnenmast hinein passt, um mit dem Node bzw. der Antenne möglichst weit weg vom Boden zu kommen. Der DHT-22 hängt dann an einem 10m Kabel. Leider kann ich dir kein Bild von der fertigen Lösung machen, dazu müsste ich sie wieder aus dem Fahnenmast holen, aber hier ein paar Renderings von meinem WhisperCase.





    Wichtig war mir, das man - ohne irgendeine Schraube lösen zu müssen - schnell an die Batterien kommt, um diese wechseln zu können. Deshalb steckt zwischen den Laschen auf der Oberseite einfach ein 2x AA Batteriehalter - hier zu sehen mit angedeutetem Akkupack.



    Schlussendlich noch die Kappe für den Mast. Vorne kommt die Schnur für die Fahne durch, Oben die passende Antenne rein und Hinten hat es zwei regensichere Durchführungen für Sensorkabel.



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  • Wenn der Whisper Node echtes LoRa kann (echt?)...


    In meinem Fall ist die Limitierung das Pi + Dragino Gateway, das kann eben nur eine Frequenz mit einem Spreading Factor. Der Whisper Node an sich kann 'echtes' LoRa, wie auch das Anfangs getestete Badgerboard.

  • super, danke schonmal. Du hast also den LMIC Stack plus LowPower library plus DHT22 in die 32kB Flash gekriegt? Das hoert sich doch schon mal gut an.

    Dann muss ich mir aber jetzt Gedanken um das Gateway machen, bei mir ist (wahrscheinlich) keines in der Nähe.



    für den LoRa Einsatz mit wenig Traffic gibt's da doch eine Ausnahme

    kann sein dass ich hinterm Mond lebe, aber mir ist keine Ausnahme bekannt. Im 433er Band sind es durchwegs 10mW (10dBm) ohne Beschränkung des Dutycycles. Ausnahmen bezüglich der Modulatiosart sind mir nicht bekannt.

    Im 868 Band siehts anders aus, da gibt es Frequenzen wo 500mW erlaubt sind (869.4 bis 869.65 MHz). Zwischen 863 und 868,6 MHz sind 25mW erlaubt, also 14 dBm. Zusätzlich gibt es noch Beschränkungen des Duty-Cycles.

    Wenn du jeweils 3 dB drauf gibst, gleichst du in etwa die Antennen(fehl-)anpassung aus, da bist du im sicheren Bereich.

    Literatur: Bundesnetzagentur (Seite 5).

  • super, danke schonmal. Du hast also den LMIC Stack plus LowPower library plus DHT22 in die 32kB Flash gekriegt?


    Ja, das war nicht wirklich das Problem, ich meine ich habe sogar noch ~20% des Speichers frei.


    Der Whisper Node läuft bei mir auf 868 MHz um den ganzen Devices, die auf 443 MHz senden, generell aus dem Weg zu gehen (Ich habe hier auch noch 12x TinyTX3 bzw. TX4 Sensoren die ihre Daten wild herumsenden). Am Ende landen die LoRa Daten sowohl im TTN als auch über die innerhalb des TTN verfügbaren Integrationen auf meinem eigenen Webserver (Temperatur, Luftfeuchtigkeit und Batteriespannung) und werden dort visualisiert.

  • Danke für die Info ... ich werde bei Gelegenheit nachschauen, ob ich dazu noch was finde.

    Im Grunde ist es eh wurscht, weil die Dinger ja keine Zulassung haben und somit gar nicht verwendet werden dürften (ich glaube Ausnahme wäre, wenn man eine Amateurfunker-Lizenz hat. Aber selbst da bin ich nicht mehr sicher ...)


    btw: ich finde die whisper-Dinger von doing schon auch interessant ... sind mir aber, wie Du schon angemerkt hast, deutlich zu teuer. Einen echten Einsatz dafür hätte ich eh nicht und um meinen Spieltrieb zu befriedigen gibt's günstigere Teile :) ...



    cheers,

    -ds-