LoRaWAN – LoRa für IoT und IIoT

LoRaWAN

IoT und IIoT stellen Netzwerke vor neue Herausforderungen. Ein innovativer Ansatz ist LoRaWAN. Das Kürzel steht für “Long Range Wide Area Network”. Es handelt sich dabei um eine Funktechnologie, die von vielen Experten als extrem zukunftsträchtig eingestuft wird. Wir erklären, welche Eigenschaften LoRaWAN auszeichnen, und stellen die Funktionsweise des speziellen Netzwerks vereinfacht dar.

Autor: Thomas W. Frick, 19.02.2020, Thema: LoRaWAN

Die LoRaWAN Komponenten

LoRaWAN KomponentenLoRaWAN funktioniert im Kern über drei zentrale Komponenten: den Sensor (Node), das Gateway und den LoRa-Server. In der Praxis liegen natürliche Sensoren und Gateways vor. Jeder Sensor übermittelt Daten an sämtliche umliegende Gateways, die sie wiederum an den Server weiterleiten. Dort findet die Weiterverarbeitung und/oder Speicherung der Daten statt.

Was zeichnet LoRaWAN aus?

LoRaWAN hebt sich in verschiedenen Aspekten von gängigen Funktechniken, wie WLAN und Bluetooth, ab. Diese Merkmale sind charakteristisch für Netzwerke dieser Art:

Viele Sensoren

Via LoRaWAN können ganz selbstverständlich mehrere hundert oder sogar tausende Sensoren in ein Netzwerk eingebunden werden.

Große Reichweite

Während das klassische WLAN in puncto Reichweite bei etwa 100 Metern eine Grenze zieht, macht LoRaWAN deutlich größere Reichweiten möglich. Die Technologie funktioniert auch in abgelegenen Regionen und an schwer zugänglichen Orten.

Sterntopologie

Eine Sterntopologie gewährleistet, dass stets die Gateways verwendet werden, die in der individuellen Situation am geeignetsten sind. Gehen zwei Gateways von einem Sensor aus, beansprucht das Netzwerk automatisch das weniger belastete Gateway.

Datenverschlüsselung

Die Datenverschlüsselung spielt bei LoRaWAN eine große Rolle. Eine durchgehende Verschlüsselung der Anwendungsdaten ist hier gegeben. Jedes Netzwerk wird im Zuge der Programmierung mit einem einzigartigen Schlüssel, dem sogenannten App Key, und mit einer weltweit eindeutigen Kennzeichnung versehen. Dies stellt einen hohen Authentifizierungsgrad sicher. Zudem prüft jeder Knotenpunkt des Netzwerks die Identität des jeweiligen Gateways, bevor eine Verbindung stattfindet.

Seltener Batteriewechsel

LoRaWAN Sensoren verfügen oftmals über eine Batterielaufzeit von mehr als zehn Jahren. Somit lässt sich ein geringer Wartungsaufwand realisieren.

LoRa vs. LoRaWAN

LoRaWAN vs. LoRaMit LoRa entwickelte Semtech eine Funktechnik, welche die Datenübertragung weitreichend und zugleich stromsparend möglich macht. LoRa stellt die Verbindung zwischen Sensor und Gateway sicher. LoRaWAN setzt dem Ganzen die Krone auf und schafft ein funktionales Netzwerk. Es ermöglicht eine Kommunikation zwischen den einzelnen Komponenten und stellt die dafür notwendigen Regeln und Strukturen auf.

Ein Vergleich zur Veranschaulichung: LoRa stellt das Schachbrett, die Figuren und die Spieler. Erst durch LoRaWAN wissen diese aber, wie gespielt wird, und können aufeinander abgestimmt und ohne sich zu behindern Partien austragen.

Anwendungsbeispiel: LoRaWAN in der Praxis

Das typische Beispiel für den Einsatz von LoRaWAN ist eine große Industriehalle. Mehrere Sensoren sind dort dafür verantwortlich, verschiedene Parameter, zum Beispiel die Luftfeuchtigkeit, die Temperatur oder den Stromverbrauch einer Maschine, zu erfassen. Das LoRa-Gateway verbindet diese Sensoren über das Internet mit dem Server. Auf diese Weise wird eine Kommunikation zwischen Sensoren und Server ermöglicht. Je nach Programmierung, wird nun beispielsweise ein Alarm ausgelöst, wenn ein Sensor einen kritischen Wert notiert.

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