LoRaWAN
LoRaWAN® ist ein Low Power Wide Area Network (LPWAN) Kommunikationsstandard, der aufgrund seines geringen Energieverbrauchs häufig in Internet of Things (IoT)-Anwendungen eingesetzt wird. Die LoRaWAN-Reichweite von bis zu 100 km im Freifeld basiert auf der LoRa-Modulation. In Städten zwischen Gebäuden bedeutet dies eine geringere Reichweite, die aber immer noch viel höher ist als bei WiFi oder Bluetooth. Die Sub-G LoRaWAN Frequenzbänder unterscheiden sich von der EU (868MHz) bis zu den USA (915MHz) und anderen Regionen der Welt. Nur die 2,4-GHz-LoRaWAN-Technologie kann weltweit eingesetzt werden, allerdings mit einer geringeren Reichweite.
LoRaWAN-Anwendungen verbinden typischerweise eine große Anzahl von Sensoren über Gateways und einen LoRa Network Server (LNS) mit einer Kundenanwendung.
LoRaWAN Produkte
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LoRaWAN Anwendungsbeispiele
Immer mehr IoT-Anwendungen nutzen LoRaWAN-Lösungen aufgrund ihrer grossen Reichweite, ihres geringen Stromverbrauchs und ihrer skalierbaren Produktion.
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LoRaWAN Reichweite
Die LoRaWAN-Reichweite von rund 100 km bei Sichtverbindung ist im Vergleich zur geringen Grösse eines einfachen batteriebetriebenen LoRaWAN-Sensors hervorragend. In Städten zwischen Gebäuden bedeutet dies eine geringere Reichweite, die aber immer noch viel höher ist als bei WiFi oder Bluetooth. Dies ist dank der LoRa-Modulationstechnologie möglich. Das Signal wird über die Zeit gestreut und ermöglicht es dem Empfänger, das Signal zu rekonstruieren, selbst wenn es unterhalb des Rauschpegels liegt. Aus demselben Grund kann die LoRaWAN-Antenne eines Endgeräts klein gehalten werden.
LoRaWAN ist die perfekte Funktechnologie für Low-Power-, Low-Cost- und Low-Band-Anwendungen wie mobile Tags, ferngesteuerte Sensoren oder Aktoren.
Wenn man über die Reichweite spricht, sollte man nicht vergessen, dass LoRa aus dem Weltraum über die Satelliten-Gateways eine globale Abdeckung bietet.
LoRaWAN® Success Stories
LoRaWAN GPS Tracker
Eine Forschungsgruppe möchte Elefanten verfolgen und mehr über ihre Wege und ihr Verhalten herausfinden. Sie befestigen einen LoRaWAN-GPS-Tracker mit zusätzlichen Sensoren und einem Beschleunigungsmesser an dem Elefanten. Sie haben feste Outdoor-Gateways in dem erwarteten Gebiet und mobile Gateways auf den Forschungsfahrzeugen installiert. Der GPS-Tracker zeichnet Standort- und Sensordaten auf und überträgt die Daten an ein Gateway, wenn es in der Nähe ist.
Wasserzähler mit LoRaWAN
Ein Facility-Management-Unternehmen verwaltet viele Gebäude mit Hunderten von Energie- und Wasserzählern. Um Echtzeitdaten zu erhalten und die Kosten zu senken, werden LoRaWAN-Sender zu jedem Zähler und ein Gateway in jedem Gebäude oder Gebäudeteil installiert.
LoRaWAN Türsensor
LoRaWAN-Türsensoren oder Fenstersensoren sind klein und leicht nachzurüsten. In einem intelligenten Haus oder einem intelligenten Gebäudesystem können sie helfen, die Heiz-/Kühlkosten zu senken, die Lüftungszeit zu messen und bei unerwarteten Aktionen einen Alarm auszulösen.
FAQ
LoRaWAN®-Anwendungen verbinden typischerweise eine große Anzahl von Sensoren über Gateways und einen LoRa® Network Server (LNS) mit einer Kundenanwendung.
LoRaWAN® definiert, wann und wie oft ein Gerät Daten senden kann und auf eingehende Nachrichten lauschen muss. LoRaWAN® basiert auf der LoRa-Modulation und kann daher mit geringer Leistung eine große Übertragungsreichweite erreichen. Die Modulation ist redundant ausgelegt und wird über die Zeit verteilt. Daher kann sie auch bei einer kurzen Störung rekonstruiert werden.
Natürlich müssen Sie Ihre eigenen Endgeräte und Infrastrukturen kaufen oder bauen. Hier ist eine einfache Bucket List für Ihre LoRaWAN-Anwendung:
- LoRaWAN(R)-Sensoren: Sie werden typischerweise in großen Mengen produziert und können daher kostenoptimiert werden. Sie sind als fertige, konfigurierbare Produkte erhältlich oder können nach Kundenwunsch entwickelt werden.
- LoRaWAN-Gateways: Gateways für den Innen- oder Außenbereich können zu einem günstigen Preis erworben werden.
- Konnektivität: Die Gateways benötigen eine Internetverbindung, entweder über ein lokales Netzwerk oder eine interne mobile Netzwerkkarte. Hierfür fallen in der Regel wiederkehrende Gebühren an.
- LoRa-Netzwerk-Server: Sie können Ihren eigenen Netzwerkserver betreiben oder von einem Anbieter wie Loriot oder TTI mieten. Es gibt auch kostenlose Netzwerkserver wie TTN.
In einigen Ländern können Sie sogar die LoRaWAN-Infrastruktur mieten. Zum Beispiel ist Swisscom ein Anbieter in der Schweiz.
LoRaWAN® verwendet eine Ende-zu-Ende-Verschlüsselung Jede Nutzlast wird mit AES-CTR verschlüsselt und trägt einen Rahmenzähler (zur Vermeidung von Paketwiederholungen) und einen mit AES-CMAC berechneten Message Integrity Code (MIC) (zur Vermeidung von Paketmanipulationen). Die Anwendungs- und Sitzungsschlüssel werden auf dem Gerät und dem Anwendungsserver gespeichert. Sie können sogar auf einem sicheren Element gespeichert werden, das über einen sicheren Bootloader programmiert wird.
LoRaWAN ist ein Funkprotokoll, das auf der LoRa-Modulation aufbaut. Mit anderen Worten: LoRaWAN definiert, wie und wann Nachrichten mit der LoRa-Modulation übertragen werden. Die LoRa-Modulation fügt der Nutzlast Redundanz hinzu und streut sie über die Zeit. Dies ermöglicht es dem Empfänger, die Nachricht auch dann zu rekonstruieren, wenn ein Störer nur kurzzeitig vorhanden war. Das LoRa-Signal mit einem hohen Spreizfaktor kann sogar unter dem Rauschpegel liegen.
Verwenden Sie LoRaWAN für Anwendungen mit geringem Stromverbrauch und großer Reichweite bei geringem Datendurchsatz. Normalerweise sendet ein LoRaWAN-Sensor die Messdaten täglich oder stündlich.
Sie können Ihre eigenen LoRaWAN-Gateways installieren.
Es gibt auch LoRaWAN-Netzwerkanbieter wie z.B. Swisscom mit einer guten Abdeckung in der Schweiz.
Die Reichweite von LoRaWAN kann bei Sichtverbindung bis zu 100 km betragen. In Städten zwischen Gebäuden bedeutet dies eine geringere Reichweite, die aber immer noch viel höher ist als bei WiFi oder Bluetooth. Deshalb können Satelliten als LoRaWAN-Gateways verwendet werden, was als LoRa aus dem Weltraum bezeichnet wird.
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