LoRa® Modulation
The LoRa® modulation is a spread-spectrum technique that uses wideband linear frequency modulated pulses to encode information, whose frequency increases or decreases over a certain amount of time.
As with other spread-spectrum modulation techniques, LoRa® uses the entire channel bandwidth to broadcast a signal, making it robust to channel noise. In addition, because LoRa® modulation uses a broad band of the spectrum, it is also resistant to long term relative frequency error, multi-path fading and Doppler effects.
—
LoRa ist eine Modulationstechnologie, die es durch ein Frequenzspreizverfahren erlaubt, Daten mit kleinsten Leistungen über große Distanzen zu übertragen. Unsere Versuche haben gezeigt, dass Entfernungen von mehr als 100km mit einer äußerst geringen Sendeleistung von ca 17dBm (58 mW) bei direkter Sichtverbindung überbrückbar sind.
mit 17dBm (58mW) und Stabantenne am Tracker vom Teufelstein nach Schönau (65km) oder Neusiedl (108km)
Die LoRa Technologie wurde eigentlich zum Datentransfer für IOT Devices in den ISM Bändern entwickelt (LoraWAN) und wird dort auch erfolgreich eingesetzt. Durch die große Verbreitung und damit große Stückzahlen sind die Kosten für die benötigte Hardware extrem gesunken und für Projekte im Amateurbereich erschwinglich und äußerst interessant. Für Funkamateure bietet sich speziell die 433 MHz Version an, da diese im 70 cm Band von Amateuren ohne die üblichen Einschränkungen für IOT im ISM Band (Duty-Cycle, Sendeleistung, etc …) verwendet werden kann.
Es hat sich somit vor einiger Zeit eine Interessensgruppe unter Funkamateuren und Freunden gebildet, mit dem Ziel ein flächendeckendes LoRa Netz aufzubauen, um verschiedene Daten (GPS-Standort, Telemetrie, Messwerte, Messages, Remote-Steuerung, …) auszutauschen und in das bestehende APRS-Netzwerk einzubinden.
Im Wiener Raum haben wir begonnen, die Infrastruktur mit einigen Gateways erfolgreich aufzubauen. Erfreulicherweise wächst die LoRa-APRS Community rasant an und somit wird auch die Netzabdeckung durch weitere Gateways immer größer. Von einer großflächigen Abdeckung über das gesamte Bundesgebiet sind wir allerdings noch etwas entfernt und wir suchen Gateway-Standorte in exponierter Lage, idealerweise mit Internet oder HAMNET Zugang.
Um diesen erfreulichen Trend zu unterstützen und den Einstieg zu erleichtern, haben wir begonnen, einfache APRS-Tracker-Devices zu entwickeln und Bauanleitungen (http://www.lora-aprs.at/index.php/downloads/ ) aufzulegen, bzw Platinen und Stücklisten zum einfachen Aufbau von Trackern und Gateways im Kleinformat herzustellen. Ebenfalls sind ‚STL‘-Files zum 3D-Druck von Gehäusen verfügbar.
Wir haben noch einige Platinen auf Lager – falls jemand Interesse am Nachbau hat, können wir die Platinen zum Selbstkostenpreis (ca € 9,00 + Versand) zur Verfügung stellen.
Die Tracker basieren auf günstigen aber leistungsfähigen ESP32 WROOM Microcontrollern (mit WiFi/BT), RFM96/98 Lora-Modulen, OLED Display, NEOS8 GPS und können mit weiteren Sensoren (BME280 Luftdruck, Höhe, Temperatur, Feuchtigkeit), bzw IO-Expander – ie. zur Relaisteuerung ausgestattet werden. (die Bauteilkosten für Tracker sollten bei Bestellung in China sehr überschaubar sein – ca bei 40-50 € für unsere Prototypen)
Tracker Software steht im ‚Binär-Format‘ zur Verfügung und wird ständig weiterentwickelt und kann über USB, OTA über WLAN oder jetzt auch direkt von unserer Seite über den Tracker upgedated werden.
Als Gateways verwenden wir die äußerst kleinen Raspberry PiZero W mit Lora-Shield, der sowohl für Dragino und iot4Pi Anschlussbelegung ‚gejumpert‘ werden kann. Das Shield passt auch auf Rasperry Pi3 (+) mit gleicher GPIO Belegung. Als Gateway-Software kommt Sascha’s iot4Pi Version mit Erweiterungen zum Einsatz. (SD-Karten Image verfügbar.)
Wir möchten noch betonen, dass es sich hier um ein rein privates Projekt für Funkamateure zum Informationsaustausch im Bereich LoRa und Microcontroller Technologie handelt, das mit keinerlei kommerziellen Interessen verbunden ist.
Falls Interesse am Nachbau besteht, können wir gerne weiterhelfen. Wir haben noch einige Platinen/PCBs verfügbar, die wir zum Selbstkostenpreis (ca € 9,00 + Versand) zur Verfügung stellen können.
Kenntnisse im Umgang mit SMD Bauteilen, sowie eine geeignete, temperatur-geregelte Lötstation mit feiner Spitze wären vorteilhaft.
Wir haben eine kleine Zahl an Platinen vorbestückt – falls jemand keine SMD Teile löten will, können wir mit SMD-vorbestückten Platinen (Reflow) aushelfen.
Fertige Bausätze haben wir leider noch keine, da die Lagerung von Bauteilen in größeren Stückzahlen doch relativ kostenintensiv ist, und unsere finanziellen Möglichkeiten überschreitet – aber vielleicht findet sich ein Sponsor, der dies übernehmen könnte und Bausätze auflegt ….
Viel Spaß beim Nachbau!
73,
Bernd/OE1ACM & Christoph/OE1CGC
