LoRaWAN Technologie-Lösungen

Was ist LoRaWAN?

LoRaWAN (Long Range Wide Area Network) ist ein Funkstandard für batteriebetriebene Sensoren, die kleine Datenmengen über große Distanzen senden. Er gehört zur Familie der LPWAN-Technologien und wird von der LoRa Alliance gepflegt. In Europa funkt LoRaWAN lizenzfrei im 868-MHz-Band. Sensoren senden an ein oder mehrere Gateways, diese leiten die Nachrichten an einen Netzwerkserver weiter, von dem aus die Daten per MQTT oder HTTP in die eigene Anwendung gelangen.

Wofür man LoRaWAN im IIoT einsetzt

LoRaWAN spielt seine Stärken überall dort aus, wo viele verteilte Messstellen selten kleine Werte liefern und Kabel teuer oder unmöglich sind: Füllstände von Tanks und Silos, Temperatur und Feuchte in Hallen und Kühlräumen, Zählerstände von Strom, Gas und Wasser, Belegung von Flächen oder Zustandsüberwachung an Pumpen und Motoren. Die Sensoren sind klein, schnell montiert und laufen oft mehrere Jahre mit einer Batterie. Weil ein Gateway ein ganzes Werksgelände abdecken kann, lohnt sich LoRaWAN besonders für die Nachrüstung im Bestand.

LoRaWAN oder NB-IoT?

Beide sind LPWAN-Technologien, unterscheiden sich aber im Betriebsmodell. LoRaWAN nutzt freie Frequenzen, man kann das Netz selbst betreiben und zahlt keine Gebühr je Gerät. Dafür muss man Gateways installieren und die Abdeckung selbst sicherstellen. NB-IoT läuft im Mobilfunknetz eines Netzbetreibers: keine eigene Infrastruktur, aber eine SIM-Karte und laufende Kosten pro Gerät. Innerhalb eines Werksgeländes spricht viel für LoRaWAN, für bundesweit verteilte Einzelstandorte eher für NB-IoT.

So ist ein LoRaWAN-Netz aufgebaut

Ein LoRaWAN-Netz hat eine sternförmige Struktur. Sensoren funken ihre Nachrichten an alle Gateways in Reichweite, ohne sich an ein bestimmtes zu binden. Die Gateways reichen die Pakete über Ethernet oder Mobilfunk an den Netzwerkserver weiter, der Duplikate aussortiert, die Verschlüsselung prüft und die Nachricht an den Applikationsserver übergibt. Von dort gelangen die dekodierten Messwerte per MQTT, Webhook oder API in Dashboard, Datenbank oder IoT-Plattform. Jede Nachricht ist Ende-zu-Ende mit AES-128 verschlüsselt.

Worauf man bei der Auswahl achten sollte

Zu klären ist zuerst, ob ein eigenes Netz aufgebaut oder ein öffentliches bzw. kommunales LoRaWAN-Netz genutzt wird. Dann folgt der Netzwerkserver, etwa The Things Stack, ChirpStack oder die Lösung eines Anbieters. Bei den Sensoren zählen Batterielaufzeit, Schutzart und das Sendeintervall, denn der Duty Cycle im 868-MHz-Band begrenzt, wie oft ein Gerät senden darf. Für Steuerbefehle oder Echtzeitdaten ist LoRaWAN nicht gemacht. Wer in stark gestörten Industrieumgebungen funkt, sollte auch mioty vergleichen.