LoRa是一種極富吸引力的通信解決方案,主要用于物聯網和工業物聯網應用。它是一種遠距離、低功耗的無線通信系統,能夠可靠地傳輸少量數據。
LoRa設備是基于LoRaWAN協議構建的,每個設備都需要具有獨特的ID(稱為DevEUI)和安全主密鑰(稱為AppKey)。
基于AppKey,可以派生出用于數據完整性和真實性驗證的“網絡會話密鑰”(使用此密鑰對數據進行簽名),以及用于保密的“應用會話密鑰”(使用此密鑰對數據進行加密)。
每個設備的安全密鑰和標識符都是唯一的,并且通常在設備制造過程中事先配置好(存儲在設備的永久存儲器和Join服務器上)。
然而,這種解決方案存在一些成本和靈活性方面的問題。我們將向您展示NFC動態標簽的雙向通信功能如何在運行時對設備進行配置,從而簡化制造流程。
將LoRa設備接入網關或網絡服務器的傳統方法
通常需要在產品上添加一個二維(QR)碼,顯示出DevEUI和JoinEUI標識符(安全密鑰是保密的)。
用戶購買設備后,必須安裝由制造商提供的經過認證的Android/iOS移動應用程序。然后,應用程序會要求用戶掃描LoRa設備上的二維碼。
接下來,應用程序將使用JoinEUI參數與Join網絡進行通信,以識別要通信的正確的Join服務器。Join服務器獲得與此DevEUI關聯的AppKey,并將AppKey傳播到網絡和應用服務器。網絡服務器將基于AppKey推導出網絡會話密鑰;而應用服務器將基于AppKey推導出應用會話密鑰。
之后,LoRa設備會與LoRa網關通信,并執行無線激活 (OTAA)。激活后,新設備就會連接到LoRa網絡并開始通信。
簡化接入過程并提高其成本效益,從而改進用戶體驗
此方法需要采用一個內置ST25DV64KC動態NFC標簽的LoRa設備,幫助連接到支持LoRa調制的超低功耗無線STM32WL5 MCU。
首先,使用支持NFC的智能手機運行LoRa配置應用程序并輕觸LoRa設備,獲取設備的唯一標識符 (DevEUI),并在LoRaWAN網絡上注冊該設備。
然后,LoRaWAN服務器將唯一主密鑰 (AppKey) 發送回移動應用程序,該應用程序將其編程到LoRa設備的NVM中。接下來,LoRa設備將能夠與LoRa網關通信,執行無線激活 (OTAA)。激活后,新設備就會連接到LoRa網絡。
配置方案比較
配置方案 | 配置時間 | 約束條件 | 成本 |
---|---|---|---|
二維碼 | 工廠 | 固定密鑰、使用HSM存儲密鑰 | $$$ |
Bluetooth Low Energy |
現場 | 藍牙堆棧(硬件和軟件) | $$ |
NFC | 現場 | 設備在出廠時仍為通用設備 | $ |
性能優勢
成本優勢
NFC配置方法更為靈活,比其他方法更具成本效益
NFC支持自動安裝移動應用程序(Android、iOS)
支持在安裝時注冊GPS位置
由最終用戶完成密鑰配置,簡化了工業化流程
得益于無接觸接口,支持最終產品采用封閉式外殼(例如燃氣表)
可向服務工程師提供設備日志,從而提高可見性
NFC可用于更多應用場合:診斷、配置、固件升級等
生產線末端無需再進行密鑰配置(節省成本)
無需使用HSM來存儲與生產的所有LoRa設備相關的密鑰
可在產品生命周期中更新配置的密鑰,以便在其他LoRa網絡中重復使用同一設備
認證
產品獲得NFC Forum認證 (ST25DV64KC) -> 保證與手機的互操作性
核心產品
產品型號 | 描述 |
---|---|
ST25DV64KC | 具有64-Kbit EEPROM和快速傳輸模式能力的動態NFC/RFID標簽芯片 |
STM32WL54CC | Sub-GHz無線微控制器。雙核Arm Cortex-M4/M0+,工作頻率48 MHz,具有256 KB Flash存儲器和64KB SRAM。(G)FSK、(G)MSK和BPSK調制。AES 256位。多協議片上系統 |
STM32WL54JC | Sub-GHz無線微控制器。雙核Arm Cortex-M4/M0+,工作頻率48 MHz,具有256 KB Flash存儲器和64KB SRAM。(G)FSK、(G)MSK和BPSK調制。AES 256位。多協議片上系統 |
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原文標題:通過 NFC 輕松配置LoRa
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