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Raspberry Pi als NB-IoT Gerät

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

Andreas Zilly

September 10, 2022
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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