Sie haben sich bereits mit dem Thema LoRaWAN® auseinandergesetzt, haben aber noch keine genaue Vorstellung davon, ob die Open-Source-Komponenten für Ihre Bedürfnisse ausreichend sind? Der LoRaWAN®  Protocol Stack von STACKFORCE ist eine fortschrittliche Weiterentwicklung des Open Source LoRaWAN® Stack. Er ist grundsätzlich auf eine leistungsfähige industrielle Nutzung in komplexen Umgebungen mit hohen Sicherheitsanforderungen bei gleichzeitig maximaler Performance abgestimmt. Ebenso sparen Sie wertvolle Ressourcen und können den Einsatz der Software planbar terminieren. Lesen Sie im Beitrag mehr über die Stack Features, implementierte Standards und die Vorteile des STACKFORCE Stacks gegenüber der Open-Source-Variante. 

LoRaWAN® Stack Features

Der LoRaWAN® Stack implementiert zwei Schichten: 

Mit dem LoRaWAN® Stack wird standardmäßig für die Software-Bibliothek eine flexible API sowie Schnittstelle für die Externalisierung von z. B. Sicherheitsfunktionen, eine gut designte Hardware Abstraction Layer (HAL) und ein einheitliches Look-and-Feel der API ausgeliefert. In der Modem-Applikation sind alle API-Funktionen über die mitgelieferte Implementierung einer seriellen Schnittstelle verfügbar, die UART, SPI und weitere Ports unterstützt und einen minimalen Overhead bietet und dabei 1:1 die API des Stacks über eine serielle Schnittstelle zur Verfügung stellt. Für besonders sensitive Anwendungen bietet die Modem-Applikation sogar die Möglichkeit einer AES verschlüsselten Nutzung der seriellen Schnittstelle.

Ebenso wird die Einbindung einer beliebigen Art von Festspeicher wie beispielsweise EEPROM, Flash oder MRAM unterstützt. Flexible Schnittstellen sorgen für eine einfache Anpassung und plattformspezifische Optimierung z. B. für hardwaregestützte AES Ent-/Verschlüsselung oder CRC-16. Der LoRaWAN® Stack wird standardgemäß mit bidirektionaler Kommunikation nach Klasse A ausgeliefert, aber auch Klasse C (kontinuierlicher Empfang) und Klasse B (zeitschlitzorganisierter Empfang) können genutzt werden. So ist die Empfangsrichtung stromsparend und anwendungsabhängig frei wählbar. 

Welche Standards implementiert der Stack?

Der LoRaWAN® Protocol Stack für Endknoten ist eine Implementierung der LoRaWAN® Spezifikation v1.0.4 und der zugehörigen LoRaWAN® Regionalparameter, die für den Betrieb von Endknoten nach diesem Standard ausgelegt sind. LoRaWAN® spezifiziert innerhalb der Regional Parameters mit beispielsweise EU868, US915, AU915, AS923 und IN865 die Nutzung von verschiedenen Frequenzbändern weltweit. Damit kann auch über Ländergrenzen hinweg auf einen verlässlichen Standard gesetzt werden. 

Funktional kann der Stack in einer Variante mit Unterstützung von Class B geliefert werden. Für die Aktualisierung im Feld besteht die Möglichkeit, die „Firmware Update Over The Air“ (FUOTA)-Funktion zu nutzen. Darüber hinaus ist der LoRaWAN Stack bestens für den Betrieb von Multi-Stack-Umgebungen von STACKFORCE vorbereitet, und bietet hierfür eine einfach zu bedienende, vereinheitlichte Multi-Stack API. Durch die gut durchdachte Hardware-Abstraktion ist im Wesentlichen ein LoRa®-fähiger Funkchip die einzige Hardware-Voraussetzung um den LoRaWAN® Stack nutzen zu können.

Vorteile gegenüber der Open-Source-Variante

Der LoRaWAN® Stack von STACKFORCE hat klare Vorteile gegenüber der Open-Source-Variante. Er bietet Funktionalitäten, die in der Open-Source-Variante nicht oder nur eingeschränkt enthalten sind:

• Für die einfache Integration bietet der STACKFORCE Stack eine Simple C library. 
• Der Stack enthält eine Management Entity für die Strukturierung der gesamten Stack-Parameter.
• Der Betrieb innerhalb eines Multi Stacks ist vorbereitet. Somit steht einem problemlosen Wechsel auf einen Dual Stack mit z. B. Wireless M-Bus, mioty® oder Sigfox nichts im Wege. Sogar Triple Stacks mit mioty® und Sigfox oder mit Wireless M-Bus und mioty® sind möglich. 
• Der Stack besitzt eine Option um die Begrenzung durch den Duty Cycle zu umgehen. So ist es möglich eine größere Bandbreite zu nutzen.  
• Der STACKFORE Stack hat den industriellen Reifegrad. Er ist dementsprechend umfangreich getestet und verfügt über Gewährleistung. 
• Mit dem STACKFORCE Stack gewährleisten wir die Standardkonformität. Bei Portierung der Software auf spezielle Kunden-Hardware garantieren wir die Zertifizierung durch LoRaWAN® Testhäuser.  
• Für den LoRaWAN® Stack bietet STACKFORCE in verschiedenen Lizenzpaketen langfristige Wartung und Support inklusive ständiger Updates an. Der Stack kann so immer auf dem neuesten Stand betrieben werden, ohne hierfür eigene Ressourcen zu blockieren.
• Durch den angebotenen Support zum LoRaWAN® Stack erhält der Kunde Hilfestellung bei Entscheidungen zu zusätzlichen Protokollen und Optionen oder Fragen zu Spezifikationen, Zertifizierung, Konfiguration, etc. 
• Es können jederzeit kundenspezifische Änderungen und USPs (auch abweichend vom Standard) planbar und effektiv vom Profi umgesetzt werden.
• Durch ein breites Einsatzgebiet des LoRaWAN® Protocol Stacks in verschiedenen IoT-Anwendungsfällen ist dieser gut erprobt, robust und funktional umfangreicher als eine Eigenentwicklung aus Open-Source-Komponenten. Und sollte doch etwas fehlen oder nicht korrekt funktionieren, steht ein kompetentes Entwicklerteam bereit.
• Der LoRaWAN® Stack von STACKFORCE ist als Standard-Variante sofort verfügbar.

Das LoRaWAN® Stack Angebot

Das LoRaWAN® Stack Paket wird grundsätzlich mit einer vorkompilierten Stack-Bibliothek, hardware-spezifischen Treibern, einer seriellen Schnittstelle, einem Power Management und den beiden App-Ordnern „Example“ und „Modem“ ausgeliefert. Example beinhaltet ein Beispiel zur Erstellung einer eigenen Firmware. Das Beispiel zeigt, wie die Stack-Bibliothek in die eigene Anwendungssoftware integriert werden kann. Mit der App Modem hingegen kann unter Nutzung der mitgelieferten seriellen Schnittstelle und dem Power-Management eine eigene Modem-Firmware erstellt werden. So ist es möglich, mit dem ausgelieferten Protocol Stack Paket beide Chip-Architekturen umzusetzen:

• Zur Nutzung des Protocol Stacks innerhalb eines Single-Chip-Designs (der Protocol Stack wird auf demselben Mikrokontroller wie die Anwendung ausgeführt) wird die App Example und damit lediglich die Stack-Bibliothek benötigt. 
• Ist ein Zwei-Chip-Design angedacht (der Protocol Stack soll auf einem Kommunikations-Controller und die Anwendung auf einem Host-Controller ausgeführt werden), kann auf die App Modem zugegriffen werden. Damit ist es möglich, sich eine eigene Firmware für den Kommunikations-Controller zu erstellen. Über den Host-Controller, wird dann auf den Protocol Stack zugegriffen.

Mit Erwerb des LoRaWAN® Stacks werden folgende Zugriffe gewährt:

• Protokoll-Stack: Objektcode
• RF-Treiber: Objektcode
• HAL: Quellcode

Ebenso sind 12 Monate Wartung grundsätzlich Teil des Stack Paketes. Verschiedene Lizenzmodelle definieren darüber hinaus weitere Leistungen wie beispielsweise den Support. 

Lesen Sie im zweiten Teil des Beitrags „Technische Aspekte des LoRaWAN® Stack“ mehr zu den Hardware-Anforderungen und zur Produktlizensierung.