Raspberry Pi als NB-IoT Gerät

Je nach Anwendungsfall bietet sich NB-IoT an, um verschiedene Geräte und Maschinen zu vernetzen. Es bietet eine schmalbandige Datenübertragung und eine gute Netzabdeckung.

Der Vortrag zeigt, nach einer kurzen Einführung in NB-IoT, verschiedene Möglichkeiten einen Raspberry Pi als IoT Gerät per NB-IoT anzubinden und Daten zu übertragen. Daneben werden die Vor- und Nachteile einer solchen Lösung beleuchtet.

Vortrag auf der UKW-Tagung/Pi and Radio 2022 in Weinheim
https://piandmore.de/de/conference/par22/schedule/event/12679

Transcript

1. RASPBERRY PI ALS NB-IOT GERÄT RASPBERRY PI ALS NB-IOT GERÄT ANDREAS ZILLY ANDREAS ZILLY Pi and Radio 2022 - 10. September 2022
2. BIO BIO Softwareentwickler twitter: @AndreasZilly https://blog.andreas-zilly.info
3. AGENDA AGENDA Übersicht LPWAN / NarrowBand-IoT NB-IoT Hardware am Raspberry Pi Demo Fazit
4. ÜBERSICHT LPWAN ÜBERSICHT LPWAN Low Power Wide Area Network
5. ÜBERSICHT LPWAN ÜBERSICHT LPWAN Low Power Wide Area Network Niedrigenergieweitverkehrsnetz
6. ÜBERSICHT LPWAN ÜBERSICHT LPWAN Low Power Wide Area Network Niedrigenergieweitverkehrsnetz Geräte mit geringem Energiebedarf über größere Entfernungen drahtlos vernetzen
7. AUSWAHL ANWENDUNGSFÄLLE AUSWAHL ANWENDUNGSFÄLLE Intelligente Zähler – Smart Metering Intelligentes Parken – Smart Parking Intelligentes Abfallmanagement – Smart Waste Objektortung – Asset Tracking Vernetzte Gebäude und Zustandsüberwachung
8. GÄNGIGSTE LPWAN-OPTIONEN GÄNGIGSTE LPWAN-OPTIONEN NarrowBand Internet of Things (NarrowBand-IoT, NB-IoT, LTE Cat-NB) Long Range Wide Area Network (LoRaWAN) Sigfox
9. ZENTRALE EIGENSCHAFTEN VON NB-IOT ZENTRALE EIGENSCHAFTEN VON NB-IOT Hohe Reichweite Niedriger Energiebedarf Hohe Gebäudedurchdringung, auch ohne zusätzliche Geräte wie einem speziellen Gateway hohe Zuverlässigkeit der Technik und Datenübertragung hohe Sicherheit der übertragenen Daten
10. DATEN UND FAKTEN DATEN UND FAKTEN NB‑IoT LoRaWAN Sigfox(EU) Frequenzbereich LTE ISM/SDR Band ISM/SDR Band max. Datenrate (brutto) 27 kbit/s 5,5 kbit/s(SF7) 0,1 kbit/s max. Datenlänge (pro Nachricht) >1kB 51 B 12 B Quelle: Naumann H. & Oelers W. (2020)
11. LPWAN BETRIEBSMODI LPWAN BETRIEBSMODI Öffentliches Netz eines Anbieters Lokales privates Netzwerk Offenes Community Netzwerk
12. DATEN UND FAKTEN DATEN UND FAKTEN NB‑IoT LoRaWAN Betriebsmodi Netzanbieter Netzanbieter, eigene Netz, Community Kosten Nutzungskosten Investitionskosten(e Netz) Roaming ja möglich, aber schwie
13. AUSWAHL NETZANBIETER AUSWAHL NETZANBIETER
14. Globale Abdeckung Pay-as-you go (€0,19pro MB und 0.70 pro Device/Monat) Pakete Pilot Plan $5 (1 SIM mit 1MB pro Monat) HTTPS://WWW.HOLOGRAM.IO/ HTTPS://WWW.HOLOGRAM.IO/
15. Telekom Kosten Gerätebasiert 120 Messages pro Tag Starter Kit kostenlos HTTPS://IOTCREATORS.COM/ HTTPS://IOTCREATORS.COM/
16. Hardware + Softwareplatform Kontigent bei Hardware dabei Pakete Pi Starter Kit $80 HTTPS://BLUES.IO/ HTTPS://BLUES.IO/
17. ARCHITEKTURÜBERSICHT ARCHITEKTURÜBERSICHT Internet NB-IoT Device Sensor Sensor Sensor Provider eigene Dienste
18. ÜBERSICHT ÜBERSICHT komplette Umgebung (Verwaltung, Transport, Endpunkte) Geräteverwaltung, Transport zu eigenen Endpunkten "direkter" Internetzugriff (verschiedene Protokolle), eigene Endpunkte
19. WAVESHARE WAVESHARE SIM7020E NB-IoT HAT
20. SIM7020E NB-IOT HAT SIM7020E NB-IOT HAT Auch ohne Pi nutzbar (STM32, Arduino, Windows) AT Kommandos über serielle Schnittstelle Unterstützung verschiedener Protokolle (LWM2M/COAP/MQTT/TCP/UDP/HTTP/HTTPS) SIM Slot Low level, DIY (Device und/oder weiterer Stack)
21. BLUES WIRELESS BLUES WIRELESS
22. Quelle: blues.io
23. NOTECARD NOTECARD
24. NOTECARD NOTECARD Datenkontingent bei Kauf enthalten vorkonfigurierte eSIM GPS mit Antennenanschluss ARM Cortex-M4 mit 2MB Flash Temperatur- und Beschleunigungssensor Leistungsregler (Anschluss Batterie, USB, Solar) Komplette Kommunikation in JSON
25. NOTECARRIER NOTECARRIER Raspberry Pi (Grove I2C, Nano-SIM Slot, stackable) Adafruit Feather (Qwiic I2C, Nano-SIM) weitere Notecarrier für Anschluss eigener MCU
26. NOTEHUB NOTEHUB Komplette Softwarelösung von Blues Wireless Provisionierung, Verwaltung der Nodecards Einrichtung von Flotten, Routen Reagieren auf Events Übersicht Kosten
27. DEMO DEMO
28. FAZIT FAZIT Raspberry Pi Hats sowohl für NB-IoT, als auch LoRaWAN Ähnliches Preissegement bei HATs Kosten für Betrieb bei NB-IoT (Kontingente) Kombination von verschiedenen LPWAN Techniken
29. NB-IOT NB-IOT eine landesweite/internationale Abdeckung erforderlich ist Geräte über mehrere Standorte verteilt sind zuverlässige Datenübertragung nötig ist moderade Latenz gefordert ist Datenübertragungen über verschiedene Netzbetreiber akzeptabel sind
30. LOKALES (PRIVATES) LORAWAN LOKALES (PRIVATES) LORAWAN lokal kein (stabiles) Mobilfunknetz vorhanden ist ausreichende Anzahl an Geräten für Betrieb eigener Gateway(s) gelegentliche Datenverluste bei der Datenübertragung hinnehmbar sind geringere Durchsatzraten in Ordnung sind die Latenz unerheblich ist die Daten das eigene Netz nicht verlassen dürfen
31. DANKE FÜR EURE AUFMERKSAMKEIT DANKE FÜR EURE AUFMERKSAMKEIT This work is licensed under a . @AndreasZilly Creative Commons Attribution 4.0 International License