Was ist LoRaWAN?

Hier erfahren Sie mehr über über die Technologie, Anwendungsmöglichkeiten und die Sicherheit von LoRaWAN. Tauchen Sie mit uns ein in die Welt von LoRaWAN. Und entdecken Sie, wie damit die Zukunft von IoT neu gestaltet wird. Bei ELKOBA nutzen wir seit dem Jahr 2019 diese spannende Technik mit wachsender Begeisterung. Aber zuerst beginnen wir mit der Frage: Was ist LoRaWAN?

LoRaWAN steht für „Long Range Wide Area Network“ und ist eine drahtlose Kommunikationstechnologie. Sie wurde speziell für das Internet der Dinge (IoT) entwickelt. Diese Technologie ermöglicht energieeffiziente und zuverlässige Übertragung von Daten über große Entfernungen. Grundlage von LoRaWAN ist die LoRa-Modulationstechnologie. Diese Technik wurde von Semtech entwickelt wurde und in den frühen 2010er Jahren eingeführt.

Wer steckt hinter diese Technik?

Im Jahr 2015 wurde die LoRa Alliance gegründet. Dabei handelt es sich um einen Bündnis von Unternehmen, um LoRaWAN als offenen Standard für drahtlose IoT-Kommunikation zu verbreiten. Und genau diese LoRa Alliance hat aktiv daran gearbeitet, LoRaWAN zu standardisieren. Dadurch wird die so genannte Interoperabilität zwischen verschiedenen Herstellern von Endgeräten, Gateways und Netzwerken sichergestellt. Denn nur wenn alles mit allem kompatibel ist, dann wird eine Technik gerne verwendet.

Wie hoch ist die Reichweite?

Eine Besonderheit von LoRaWAN ist die hohe Reichweite. Denn es lassen sich Daten über relativ weite Strecken übertragen. Als Sendefrequenz werden 868MHz oder 433MHz genutzt. Womit eine hervorragende Durchdringung von Gebäuden und Hindernissen ermöglichen wird. Die Reichweite beträgt bei Sichtverbindung oft mehrere Kilometer. Innerhalb von Gebäuden sind je nach Hindernis teils überraschende Ergebnisse möglich. Wie zum Beispiel die Erfassung von Temperatur und Luftfeuchte aus einem Kühlschrank mit massivem Metallgehäuse.

LoRaWAN braucht kaum Energie

Ein weiterer entscheidender Vorteil von LoRaWAN ist seine hohe Energieeffizienz. Denn die Endgeräte können oft mehrere Jahre mit einer einzigen Batterieladung betrieben werden. Und das macht sie ideal für Anwendungen, bei denen die Energieversorgung begrenzt ist. Die maximale Sendeleistung beträgt lediglich 25mW (Milliwatt). Und die Sendung der Daten erfolgt meist im Abstand mehrerer Minuten in ganz kleinen Datenpaketen. Somit ist die Technik reizvoll für Industrie und Krankenhaus (link).

Wie funktioniert das?

Der Prozess der Datenübertragung im LoRaWAN-Netzwerk sieht folgendermaßen aus:

• Ein Endgerät sammelt Daten von Sensoren oder anderen Quellen.
• Das Endgerät codiert die Daten unter Verwendung der LoRa-Modulation und sendet sie aus.
• Die Gateways in der Nähe empfangen die Datenpakete und leiten sie an den Netzwerkserver weiter.
• Der Netzwerkserver entschlüsselt die Daten, überprüft ihre Integrität und leitet sie an die entsprechende Anwendungsplattform weiter.
• Die Anwendungsplattform verarbeitet die Daten und ermöglicht Entwicklern den Zugriff auf die Informationen.

Wie baue ich ein ein LoRaWAN-Netzwerk auf?

Mit technischen Grundlagen kann sich jeder ein LoRaWAN-Netzwerk aufbauen. Herzstück sind so genannte gateways. Daran melden sich die nodes. Die Daten der nodes werden von den gateways empfangen und über spezielle Server bereit gestellt. Mittels Datenschnittstellen wie z.B. MQTT können die verschlüsselten Daten abgeholt und verarbeitet werden.

1. Endgeräte (Nodes): Diese Endgeräte können Sensoren, Aktoren oder andere IoT-Geräte sein, die Daten sammeln oder steuern. Sie sind oft energieeffizient und können über lange Zeiträume mit Batterien betrieben werden. Diese Endgeräte senden periodisch oder in Reaktion auf bestimmte Ereignisse Datenpakete aus.
2. LoRa-Modulation: LoRaWAN verwendet eine spezielle Modulationsmethode namens „LoRa“ (Long Range). Diese Modulationstechnologie ermöglicht es, Signale über große Entfernungen zu übertragen und dabei wenig Energie zu verbrauchen. Die LoRa-Modulation kann verschiedene Datenraten und Reichweiten unterstützen, je nach den Anforderungen der Anwendung.
3. Gateways: Gateways sind die zentralen Elemente in einem LoRaWAN-Netzwerk. Sie empfangen die Datenpakete von den Endgeräten und leiten sie an das Netzwerk weiter. Wichtig sind dafür ein guter Standort und porfessionelle Installation der Antenne (link). Gateways sind normalerweise mit einer festen Internetverbindung verbunden und leiten die Daten der IoT-Geräte an die Netzwertkserver im Internet.
4. Netzwerkserver: Der Netzwerkserver spielt eine entscheidende Rolle bei der Verwaltung und Weiterleitung der Daten. Er entschlüsselt die Datenpakete, überprüft ihre Integrität und leitet sie an die entsprechende Anwendungsplattform weiter. Der Server ist auch für die Verwaltung der Endgeräte und die Zuweisung von Frequenzen verantwortlich.
5. Anwendungsplattform: Die Anwendungsplattform ist der letzte Schritt in der Datenübertragungskette. Hier werden die empfangenen Daten verarbeitet und in nutzbare Informationen umgewandelt. Entwickler können auf diese Daten zugreifen, um Anwendungen zu erstellen, die auf den gesammelten IoT-Daten basieren.

Für was ist LoRaWAN alles geeignet?

LoRaWAN bietet eine hohe Skalierbarkeit. Somit kann es Tausende von Endgeräten in einem Netzwerk unterstützen. Dies macht die Technik perfekt für Anwendungen in den Bereichen smart Städte, smarte Landwirtschaft, Umweltüberwachung, Gebäudeautomation und vieles mehr. Sie können je nach node preiswert z.B. Gewässerpegel (link Beitrag ELKOBA), elektrische Werte, Lautstärke, Schaltzustände, Helligkeit und zahlreiche andere Messwerte und Zustände erfassen.

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