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Isabel Rodriguez Larumbe

i.larumbe@diode.es

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2 de Marzo

Plataforma Lora de Multitech

para aplicaciones IoT

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Agenda:

1. MULTITECH

2. Tecnologias de Acceso RF y necesidades

3. ¿Qué es LoRa WAN?

4. Plataforma LoRaWAN Low-Power Long-Range

5. Platfoma MultiTech’s Lora IoT

6. La nube “Device HQ”

7. Aplicaciones

Agenda

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Lider en solucionesM2M e IoT Cellular

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Cellular M2M Gateways, Modems,

Dongles, Routers & productos IoT

específicos para aplicaciones

industriales

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MultiTech Systems

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MultiTech Systems

• Más de 40 años en aplicaciones maquina-maquina (M2M)

• Más de 80 patentes

• 22 milliones de dispositivos conectados en miles de clientes

en todo el mundo

• Oficinas centrales en U.S (Minneapolis), R&D ,

produccion,certificación y soporte• 150,000+ sq ft

• ISO 9001:2008 and ISO13485, CE, UL, IPC

• Members of PTCRB, GCF, LoRa Alliance

• EMEA office - London, UK

• Global Support & Distribution paths

• Propiedad de la compañia, oficinas y facilidades

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• Duración de la batería ( + 5 años)

• Comunicaciones de bajo coste

• Alcance en exteriores y buena penetracion en interiores

• Aplicaciones de exterior y en ambientes hostiles

• Infraestructura de bajo coste

• Comunicaciones robustas

• Movilidad

• Escalable

• Implementación sencilla

Necesidades de la comunicación IoT

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Tecnologías de acceso RF

PANShort Range(personal area

network)

Communicating Devices

Well established standards

VENTAJAS:• Movilidad• Domotica, interiores• Corto alcance

DVENTAJAS:• duración de la bateria• Alcance

Low-Power WANLong Range w/ Battery

Internet of Objects

Nuevos estándares

VENTAJAS:• largo alcance• duración de la bateria• Bajo coste (sin licencias*)

DESVENTAJAS• pocos datos

CellularLong Range w/ Power

Traditional M2M

standards

VENTAJAS:• Long range• High data-rate • Coverage

DESVENTAJAS:• Battery life

Source: Semtech

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Tecnologías de acceso RF

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10mtrs *

300mtrs*30mtrs

3km *

¿Qué es LoRaWAN?

Long range and low powerAt +14dbm output power,

868MHz

• In Sub-GHz>5km dense urban

>13km suburban > 80VLOS

Robust communication• Not susceptible to

interference from WiFi,

Bluetooth, GSM, LTE, etc

High accuracy localization

and ranging• Modulation format permits

high accuracy localization

• Not RSSI based and accounts

for multi-path and fading

• Permits high volume

additional features

Improved network capacity• Connect more nodes

• Additional capacity

for features

* Approximate range

FSK

Alcance

16+ Km

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Misión:• Estandarizar Low Power Wide Area Networks para las aplicaciones IoT, M2M,

smart-city y aplicaciones industriales

• Lanzamiento publicitario en el MWC, Barcelona 2015

• Una de las alianzas de crecimiento más rápido

• Los miembros son de la industría de las telecomunicaciones

MultiTech:• Uno de los miembros fundadores

• Miembros clave en 3 de los 4 comites de direccion

• Estrategía

• Tecnología

• Certificación – MultiTech tiene la vice presidencia

Otros Miembros:• Microchip, ISMT, Actility, Bouygues, KPN, Fastnet, Belgacom/Proximus, IBM etc.

http://lora-alliance.org

ALIANZA LoRA

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CARACTERÍSTICAS

• Duración de la batería de 7 a 10 años

• Pocos datos1,000 bytes al día

• Bajo coste de las comunicaciones

• Buena penetración en aplicaciones de

interior

• Gran alcance en exteriores

• Seguridad en las comunicaciones

LoRaWAN Low-Power Long-Range

La red IoT para sensores y telemedida

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Topologia Lora IoT

Configuración en Estrella Punto multi Punto

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Topología redes públicas y privadas Lora IoT

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• Los servidores LoRa de redes publicas y privadas tienen que estar

certificados LoRaWAN Class A para garantizar la interoperabilidad.

• Lo nodos “End Device” mDots y el Gateway “Conduit” de Multitech

tienen la certificación LoRaWAN 1.0

• Si utilizamos el Gateway de Multitech para nuestra red privada , el

Gateway integra el servidor “LoRaWAN que realiza la autenticación

de los nodos de nuestra red.

• Si utilizamos el Conduit en una red pública, se puede configurar

como “packet forwarder” y los nodos “End Devices” realizan la

autenticación en los servidores de la red pública que tienen que estar

certficados LoRa WAN.

Topología redes públicas y privadas Lora IoT

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• La comunicación entre los nodos LoRa y el Gateway utiliza la modulación Chirp Spread Spectrum modulation (CSS) que modula los datos sobre diferentes canalesde frecuencia y velocidad. El Gateway se adapta a las condiciones de transmission de los nodos finales.

• El rendimiento de la comunicación se tiene que adaptar al alcance, velocidad de datos y ancho de banda.Optimizar alguno de estos párametros sacrifica los otros.

• La velocidad se puede configurar de 0.25 kbps a 11 kbps y afecta al alcance y al tamaño de los paquetes. Máximo alcance se obtiene con menos velocidad y tamaños de paquetes pequeños. Maxima velocidad se consigue a costa de reducirel alcance.

• La velocidad está directamente relacionada con el “spreading factor” que determinala cantidad de datos redundantes que se envían en la transmisión . Un valor alto del ” spreading factor SF “significa muchos datos redundantes y por tanto máximoalcance con baja velocidad

• LoRaWAN soporta el adaptive data rate (ADR) que optimiza la duración de la batería del nodo final ajustando dinámicamente la velocidad en función de las condiciones del entorno. ADR se soportará en las siguientes versions del Conduit de Multitech.

• La utilización de ACK reduce el ancho de banda

Comunicación LORA

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Comunicación LORA

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Especificaciones LORA mDot

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Seguridad Lora

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Class A: Slot de recepción después de cada transmisión

Cada transmission de datos del mDot al Gateway abre dos ventanas de recepción de 1 segundo. La segunda ventana se abre solo si en la primera no se ha recibido nada.

Class B: Los slots de recepción son establecidos en unos tiemposdeterminados

Class C end-devices siempre tienen la ventana de recepción abiertaexcepto cuando transmiten.

MultiTech soporta de momento solo Clase A end-devices peropróximamente se soportará Clase B y C

Clases de End Devices

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Red Lora LPWAN para IoT

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• Multitech junto con Semtech, ARM e IBM han construido la plataforma de red estandar LoRaWAN para cumplir con losrequerimientos de las aplicaciones IoT de bajo coste.

• Semtech proporciona el chip de radio • 10 mile (16+km) de alcance en exeriores

• 1-3 mile (1.6-5km) de alcance en interiors

• Bandas libre ISM (868, 915Mhz) sin coste de licencias

• Otras frecuencias de la banda ISM en el future (433Mhz etc.)

• ARM proporciona el Sistema operativo “ mbed “• Da la inteligencia al sensor

• IBM Research nos da su nube, cloud y sus herramientas• Bluemix IoT Foundation & Node-RED para gestionar los dispositivos, las cosas

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• SX1301 es el módulo de Semtech multi canal y bidireccional que permite la comunicación de

centenas a miles de dispositivos conectados con 8 canales simultáneos

• El compromiso entre el alcance, velocidad de datos de 0.3kbps a 50kbps y bajo consumo se

consigue con el algoritmo ADR (Adaptative Date Rate) que juega con la relación señal ruido SNR,

el nivel de señal RSSI y la pérdida de paquetes PER para obtener el máximo rendimiento en

función de la calidad de la señal de radio

• Un modulo SX1301 puede recibir hasta 8 paquetes simultaneamente pero solo transmite 1.

Un promedio serian 3500 equipos por Gateway si los mdots envían cada hora y solo la mitad

requieren ACK´s

Tecnología Lora

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IoT Platform Products

‘Conduit, mCards, mDots’

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Platform Multitech Lora IoT

‘Conduit, mCards, mDots’

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Platafoma MultiTech Lora IoT

Estandar LoRaWAN 1.0 aprobado y listoInteroperable con otras redes LoRaWAN 1.0

Gateway fIexible IoT– MultiConnect® Conduit™

• Conexión cellular, etherney & otras interfaces

• Plataforma abierta y programable Linux, Java & Node.js

• Entorno gráfico de desarrollo con Node-RED

• Permite la conexion de miles de dispositivos

Tarjetas de conexión MultiConnect® mCards™

mCards

• GPIO, Serial, Semtech LoRa™, Ethernet, Wi-Fi/BLE….

MultiConnect® mDots™

• Nodos LorRa, Largo alcance (16Km) , bajo consumo

• Gran penetracion en interiores

DeviceHQ™ - primera tienda de aplicaciones IoT en la nube• Personaliza, despliega, gestiona y crece con la plataforma

mDot™

GPIO

Serial

Ethernet

mCard™

LoRa™

Conduit™

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Versiones Gateway MultiConnect® Conduit

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• Produccion• LoRaWAN Ready - 868 MHz (EU) & 915 MHz (NAM)

• Semtech SX1301 concentrator chip/s

• Serial RS232/485 both DTE & DCE variants

• GPIO

• mCards previstas en 2016• Ethernet

• Xbee foot print interface

• Wi-Fi and Bluetooth Low Energy

• Posibles en el futuro

• CAN bus

• Active RFID …

• GNSS Tracker with accelerometer and gyro for dead reckoning

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Versiones mCards Intercambiables

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Versiones mCards Intercambiables

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• Módulos Mdot programmables con “ mbed “

CPU – Cortex M4 (STMicro STM32F411)

Memory - 512K Flash, 128K RAM, 1M SPI Flash

• Tecnología RF Semtech LoRa™ SX1272 (868 or 915 MHz)

• 4 años de batería

• Muy buen rendimiento en interiores

• Alcance de 16km con linea de vista y de 1.6 a 5km en entornos

urbanos

• Comunicación duplex bidireccional

• Previsto en el futuro RS485 a 6LowPan

• Comunicaciomes robustas, confirmación de entrega con Ack´s para

aplicaiones críticas

• Velocidad de 293bps-20Kbps+ LoRa up to 300Kbps FSK

• Certificados FCC/CE con las liberias ARM mbed

• Capacidad en el futuro de gestionar el nodo final remotamente

MultiConnect®

mDot™

- Long Range, Low Power RFConectando las cosas

mDot Interfaces:

Analog, Digital, UART, I2C, & SPI

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• Especificaciones– MultiConnect® mDot™

• Certificaciones FCC/CE con las librerias ARM® mbed

• Comunicación bidireccional para aplicaciones críticas

• LoRaWAN 1.0 velocidad 293 bps – 20 Kbps+, up to 300 Kbps

MultiConnect® mDot™

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MultiConnect® mDot™

Long Range 868/915 MHz ISM Radio Module

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Microprocesador ARM Cortex-M de STmicrolectronic del modulo mDotSTM32F411RE

Memoria flash/RAM para la aplicación embebida 512 KB Flash (400 KB customer usable), 128 KB RAM

Entradas/salidas6 I/O, 2 analógicas , SPI, I2C, y UART. La asignación por defectode las GPIO´s coincide con la huella del módulo Xbee.

Especificaciones convertidor A/DResolución de 12 bits, Rango: 0-3.3 VDC for VCC > 3.6 VDC

2.4 Mbps máximo

Interfaces mDOT

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Kits de evaluación Mdot MTUDK2-ST-MDOT

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Kits de evaluación mDOT MTMDK-ST-MDOT

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Kit Lora LPWAN completo y autónomo

mDot LoRaWAN Ready Module

• Protección IP67-de exterior para los nodos mDot &

Conduit

• Resistente al agua y ambientes hostiles

No Requiere infraestructura

• Batería de resplado de (72 hours)

• Alimentación AC, POE, Solar Panels & de Turbine

Despliegue rápido y fácil en cualquier sitio

• Agricultura, plantas industrials

• Smart Cities - Top of buildings

• Green Energy Generation sites

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MultiConnect mDot BOX-prueba de concepto

Permite un test rápido del rendimiento de

la tecnología LoRa de Multitech

Medida del alcance y penetración en

interiores

Los datos de los sensors de humedad,

presión, acelerómetro, temperatura,

luminosidad y posición GPS se envían del

Gateway a la plataforma de nube o se

muestran en el PC

Características

• Batería 9V

• GPS con antenna interna

• Sensores: acelerómetro, presión, altitud, temperatura

y luminosidad

• Display

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• Pruebas de alcance . El mDotBox envía un mensaje al Gateway y recibe la respuesta.

• Pruebas de alcance, barrido a distintasvelocidades, factor de spread y potencias de transmission..

• LoRa demostración de usuarioSe recoge el valor de los sensores y se envíaen tiempo real al Gateway periódicamente o cuando se pulsa un botón

• El display muestra las distintas opciones.

Demostración con el mDot BOX

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MultiConnect mDot - EVB

Las mismas prestaciones que el MultiConnect mDot BOX pero sin GPS

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Precios

Conduit MSRP eau Mass

Production

Serial

MTCDT-210

MTCDT-H5-210

$299

$449

End June 2015

mCards MSRP eau Mass

Production

Serial

MTAC-MFSER-

DCE

MTAC-MFSER-

DTE

$40 Now

GPIO

MTAC-GPIO $40 Now

LoRaMTAC-LORA-

868/915$170

End June 2015

mDot MSRPeau Mass

Production

Surface Mount

LGAMTDOT-915-M1-

TRC

$29.95 Sampling now

MP July 2015mDot™

GPIO

Serial

Ethernet

mCard™

LoRa™

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• mLinux – Personalizable & Highly Integrated Development Target

• Entorno robusto , versátil y sofisticado para desarrolladores SW expertos

• El control completo del firmware pemite los desarrollos a medida y personalizados

• Su flexibilidad facilita la integracion y escalabilidad de cualquier aplicacion IoT

• Node-RED – Application Enablement Platform

• Simple interfaz gráfica GUI para un desarrollo inmediato de ingenieros de sistemas IT

• Conjunto de nodos para manejar funciones estandares (entradas/salidas) Ideal para desarrollo de prototipos y pruebas de concepto

• Despliegues fáciles y rápidos y escalables

MultiConnect Conduit:

Plataformas de desarrollo

Plataforma mLinux o Node-RED

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Linux DistributionMultiConnect

Conduit™

Open Embedded/Yocto• Linux Build Tools• Distribution Customization• Linux Kernel 3.12 & Yocto1.6

Application Development• Extensive Language Support with

Java, Perl, Python, C/C++, Ruby,

JavaScript, etc…

• Packages including SQL database,

web server, core utilities, etc…

Product Customization• Custom SKU development• Custom firmware flashing• Custom overlay and kitting

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Application Enablement - Node-Red

Tus datos a tu manera

• El mismo lenguaje del gateway a la

web

• Programación gráfica

Solution Gestionable (DeviceHQ)

• Gestion de dispositivos en la nube

• Tienda de aplicaciones en la nube

Personalización

• Libreria de nodos ya predefinidos

• Nodos = entradas, funciones o

salidas

• Los nodos tienen variables

estructuradas

• El usuario crea sus propios nodos

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• LoRa

• GPIOs

• Serial

• Wi-Fi/BLE

• GPS & Accelerometer

• Etc…

Input Nodes

• Formatting

• Filtering

• Rules & Thresholds

• Basic Analytics

• Etc….

Process Nodes • SMS Messages

• E-mail & Twitter

• Platforms: ILS, Axeda, Bluemix…

• HTTP(S)

• TCP, UDP, and SSL

• Etc…

Output Nodes

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Entorno de desarrollo mbed modulo mDOT

https://developer.mbed.org/compiler/#nav:/mDot_LoRa_Connect_Example

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Personaliza, despliega y gestiona

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¿Por qué usar DeviceHQ?

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Reduce el coste y la complejidad de la gestión de los dispositivos remotos

• Simplifica el despligue con una configuracion minima

Lleva la inteligencia al nodo final de la red

• Procesa el evento en el punto de incidencia, no en el servidor central

Plataforma abierta a desarrolladores

• Reduce el coste comparado con una solucion a medida

Escalable

• Pasamos de gestionar una unidad a muchas de forma inmediata y sencilla

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http://www.multitech.net/developer/

http://www.multitech.net/developer/software/

Información de la plataforma NodeRED en

http://nodered.org/

Instructiones básicas

http://nodered.org/docs/getting-started/first-flow.html

Avanzadas

http://nodered.org/docs/getting-started/second-flow.htm

http://www.semtech.com/wireless-rf/lora/LoRa-FAQs.pdf

l

Documentación

Proprietary & Confidential | © 2014 Multi-Tech Systems, Inc. All rights reserved. 45

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Los 3 pasos para desarrollar tu aplicación IoT

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• Smart City

• Medida de contadores

• Aparcamienros

• Seguridad, alarmas

• Control de iluminación

• Agricultura inteligente

• Sensores ambientales

• Ferroviales

• Monotorizacion de vías de tren

• Land/bank slippage

• Sensores para el Metro

• ascensores

• Contenedores

• Basuras

• Salud, monitorización

• Alarmas

• Mantenimiento de edificios

• Campus Universitarios

• Oficinas

• Hoteles

LPWAN aplicaciones

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Sensores lora ya en el mercado

Sensor de

ultrasonidos con

conectividad LORA

https://www.semtech.com/lora/ecosystem/

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Aplicaciones críticas- contadores de agua enterrados

• Contador de agua y modem LORA a 2 m

• Potencia RF is 14dBm

• Spreading factor SF12

• Distancia la Gateway 25 m.

Resultados excelentes

• Nivel de señal recibida .105dbm

Fuente: Spotel

http://embeddedexperience.blogspot.com.es/

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Gracias

Preguntas en el chat

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