Mein Vortrag "Einstieg in das The Things Network", den ich im Rahmen der .NET User Group Paderborn am 11.12.2018 bei der Firma dSpace gehalten habe. Er gibt einen Überblick über die Technologie (LoRaWAN), den Start des Netzwerkes, der Start in Paderborn und Anwendungsbeispiele, sowohl die der globalen Community als auch der Community in Paderborn.

1. EINSTIEG IN DAS THE THINGS NETWORK
TIM RIEMANN

2. ÜBER MICH
Tim Riemann
• Senior Software Developer
• Initiator des The Things Network Paderborn
• Twitter: @octoate
• Email: triemann@octoate.de
• LinkedIn / Xing: Tim Riemann

3. AGENDA
Einführung
Grundlagen des Netzwerkes
Sicherheit
Start des The Things Network und des TTN Paderborn
Anwendungsbeispiele
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4. Quelle: Neue Westfälische - http://bit.ly/2Qo6Rq0

5. ANFORDERUNGEN AN IOT ANWENDUNGEN
• Viele Sensoren
• Günstige Hardware
• Lange Laufzeiten
• Hohe Reichweite / Durchdringung
• Einfaches Übertragunsverfahren
• Sicherheit

6. Long Range Wide Area Network

7. LORA
• Basiert auf Chirp Spread Spectrum (CSS)
• U.a. Radaranlagen, Raumfahrt
• Lizenzfreier Frequenzbereich (Europa 868MHz, USA 915MHz)
• Reglementiert
• 1% Duty Cycle
• Max. Sendeleistung 25mW
• Sehr stabil (Spreading Factor SF7 – SF12)
• Hohe Reichweite
• Geringe Übertragungsgeschwindigkeit Quelle: LoRa Alliance – „LoRaWAN 101 – A Technical Introduction“

8. LORA

9. WIRELESS COMMUNICATION
Geeignet für Spotify, Netflix,
Austausch großer Datenmengen
Geeignet für batteriebetriebene,
verteilte Sensoren

10. WIE FUNKTIONIERT DAS NETZWERK?
KNOTEN GATEWAYS NETWORK
SERVER
APPLICATION
SERVER

11. SICHERHEIT
KNOTEN GATEWAYS NETWORK
SERVER
APPLICATION
SERVER
Network Session Key / AES128
Application Session Key / AES128

12. AUTHENTICATION BY PERSONALIZATION
• Personalisierung über feste Werte im Gerät
• Device Address
• Network Session Key
• Application Session Key
• Keine Authentifizierung gegenüber Gateway notwendig
• Warten auf Downlink Window nicht notwendig
• Frame Counter verhindert Replay Attacken
• Nachteil: Keys zur Kommunikation sind immer gleich

13. OVER THE AIR AUTHENTICATION
• Verbindung wird mit dem Gateway ausgehandelt (abgeleitet aus dem
Application Key)
• Device Address
• Network Session Key
• Application Session Key
• Frame Counter verhindert Replay Attacken
• Vorteil: Keys werden mit jeder neuen Authentifizierung am Netzwerk neu
ausgehandelt

14. GATEWAY
✓ Deckt alle Frequenzen ab
✓ Deckt alle Spreading Factors ab
✓ DIY oder kommerziell
✓ Downlink
✓ ABP und OTAA
− Teuer (>150 EUR)

15. KNOTEN
• Vielzahl Hardware / Hersteller
• Arduino, Adafruit, Microchip,
Murata, ST, …
• Module mit / ohne LoRaWAN Stack
• LMIC Software Stack
• Standalone Transceiver
• Z.B. HopeRF RFM95W

16. APPLICATION SERVER
• Daten können unter anderem per MQTT abgeholt werden
• APIs für
• Go
• Java
• Node-Red
• Node.js
• Python

17. APPLICATION SERVER INTEGRATIONS

18. START DES THE THINGS NETWORK
• Gestartet im Juli 2015 in Amsterdam
• Abdeckung innerhalb von 4 Wochen erreicht
• Idee:
• Freies IoT Netzwerk
• Von der Community verwaltet und betrieben

19. START DES TTN PADERBORN
• Erstes Treffen im Januar 2018
• C3PB / Freifunk Paderborn
• Gateways
• Vega Systems
• Privatpersonen
• Momentan DIY Gateways mit Raspberry Pi, CH2i Backplane, IMST iC880a
• Kommerzielle Gateways
• Laird
• Lorix One
• MatchX

20. ERSTES PROJEKT:
TTN MAPPER

21. ERSTES PROJEKT:
TTN MAPPER

22. Wie kann das The Things Network eingesetzt werden?
ANWENDUNGSBEISPIELE

23. HOOSJE BOOTJE

24. SMART MOUSE TRAP
www.xignal.com

25. AELORA
www.aelora.nl

26. FLOOD.NETWORK
www.flood.network/

27. FLOOD.NETWORK

28. Internet of Life
www.theinternetoflife.com

29. PAX Counter

30. Feinstaubsensor / Luftdaten.info

31. Octopus IoT / Bosch BME680

32. Macht mit!
LASST UNS DAS NETZWERK WEITER
AUSBAUEN!
BAUT
GATEWAYS
SCHREIBT /
HELFT MIT
OSS
BAUT DIE
COMMUNITY MIT
AUF
TEILT EURE
PROJEKTE!

33. VIELEN DANK FÜR EURE
AUFMERKSAMKEIT!
Tim Riemann
triemann@octoate.de
www.thethingsnetwork.org

34. MEHR INFORMATIONEN
• The Things Network: https://www.thethingsnetwork.org
• The Things Network Paderborn:
https://www.thethingsnetwork.org/community/paderborn/
• Forum: https://forum.ttn-paderborn.de/
• MeetUp: http://bit.ly/MeetUpTTNPaderborn
• Twitter: @ttn_paderborn