Technische Aspekte des LoRaWAN® Stack – Teil 2

Der LoRaWAN® Stack ist eine ideale Lösung, um Geräte in komplexen Umgebungen zur Kommunikation mit Funktechnologie auszustatten. In Teil 1 unseres Artikels haben wir uns mit den LoRaWAN® Stack Features, den Besonderheiten des STACKFORCE Stacks im Vergleich zur Open-Source-Variante und dem Stack-Angebot beschäftigt. In Teil 2 des Beitrags geben wir einen Einblick in die passende Hardware, die zur Befähigung von Geräten zur Kommunikation mit LoRaWAN® genutzt werden kann und den Möglichkeiten der Zertifizierung von LoRaWAN® Produkten.  

Mikrocontroller, Funkchips und System-on-Chip

Der LoRaWAN® Stack wurde bereits auf verschiedene Hardware-Plattformen portiert, die entweder aus einem Mikrocontroller (MCU) in Verbindung mit einem Funkchip (TRX), oder einem System on Chip (SOC) bestehen. Die Auswahl der Hardware beschränkt sich aktuell auf Produkte des Unternehmens Semtech als Inhaber von LoRaWAN®. Einzige Ausnahme ist hierbei die STM32WL-Familie von ST Microelectronics. Hierbei handelt es sich um Mikrocontroller der STM32-Familie, die zusätzlich eine Sub-GHz Funkschnittstelle auf Basis eines SX126x Funkchips des Unternehmens Semtech integrieren. Die nachfolgende Tabelle gibt eine Übersicht darüber, auf welcher Hardware der LoRaWAN® Stack bereits erfolgreich getestet und mehrfach eingesetzt wurde.

Anforderungen an die Hardware

Der Stack enthält eine Hardware Abstraction Layer (HAL), die es ermöglicht, den Stack auf einer bestimmten Hardware-Plattform zu betreiben. Die HAL schließt folgende benötigte Hardware an den Protocol Stack selbst an:

• 1-2x Timer
• 1x SPI (gilt für dedizierten Transceiver)
• 2-4x GPIO (gilt für und ist abhängig von dedizierten Transceivern)
• Software RF Schnittstelle (gilt für System-on-Chip)
• AES-Verschlüsselung in Hardware (sofern vorhanden und anwendbar)
• CRC-Berechnung in Hardware (falls vorhanden und anwendbar)

Speicheranforderungen: 

Nachfolgende Code-Sizes geben den Speicherbedarf für typische LoRaWAN® Anwendungen mit Treibern und Peripherie an, um den Stack als „Library“ mit den zugehörigen Treibern zu nutzen, bzw. alternativ die empfohlene Speichermenge für eine Firmware beim Einsatz der Modem-Applikation. Die Werte sind lediglich als Anhaltspunkte zu verstehen und grundsätzlich abhängig von mehreren Faktoren, wie z. B. Compiler, Compiler-Konfiguration oder Hardware-Plattform. Zudem berücksichtigen die Werte explizit keine Speicheranforderungen der Applikation. RAM und Flash können aufgrund der Wartung bzw. je nach gewählten Optionen oder Anpassungen stark variieren.

Zertifizierung des Produkts – Sicherheit für Hersteller und Anwender 

Möchten Sie Ihre Geräte mit LoRaWAN® Technologie ausstatten, sollten Sie ebenfalls die Produktzertifizierung im Blick haben. Eine Zertifizierung bietet den Anwendern die Sicherheit, dass das Produkt über einen langen Zeitraum die Erwartungen bestmöglich erfüllt und die Interoperabilität sicherstellen wird. Ebenso wird bei Ausschreibungen beispielsweise von Netzbetreibern häufig eine Gerätezertifizierung verlangt, sodass Bewerber ohne zertifizierte Endgeräte nicht berücksichtigt werden.  

Die LoRaWAN® Zertifizierung ist für Mitglieder der LoRa Alliance® verfügbar. Um eine Zertifizierung selbst vorbereiten zu können, bietet die LoRa Alliance® ihren Mitgliedern das LoRaWAN® Certification Test Tool (LCTT) an, bevor das Gerät extern in einem LoRaWAN® Test House geprüft wird. Der Vorteil des STACKFORCE LoRaWAN® Stacks: Dieser kann durch STACKFORCE im Zuge des Porting Service auf die eigene Hardware portiert werden. Damit wird automatisch das Bestehen der Zertifizierung durch ein LoRaWAN® Test House garantiert. Nach erfolgreicher Zertifizierung des Produktes, bietet die LoRa Alliance® allen Mitgliedern die Möglichkeit die zertifizierten Endgeräte über die Website der Alliance im LoRaWAN Certifiedcm Showcase für Marketingzwecke zu bewerben. 

Zu unterscheiden von der LoRaWAN®-Zertifizierung ist die Produktzertifizierung. Je nach Einsatzland des Gerätes müssen unterschiedliche Vorgaben erfüllt sein.  Um die Produktzertifizierung nach den jeweiligen regionalen Vorgaben zu unterstützen, bietet der LoRaWAN® Stack von STACKFORCE eine bereits integrierte RF Testfunktion (Radio Tests), die über einen speziellen Testmodus aktiviert werden kann. So kann grundsätzlich erkannt werden, ob das Produkt funktechnisch innerhalb der gesetzlichen Vorgaben arbeitet und eine Prüfstelle kann dem Produkt das Prüfsiegel verleihen.

Sie sind sich nicht sicher, ob die LoRaWAN®-Technologie die Richtige für Sie ist? Dann lesen Sie in unserem nächsten Beitrag mehr zum Newcomer mioty® oder kontaktieren Sie uns für weitere Informationen.