Was ist LoRa?WAN?

LoRaWAN ist eine Low Power Wide Area Network (LPWAN)-Spezifikation, die für drahtlose, batteriebetriebene Geräte entwickelt wurde. Nach Angaben der LoRa-Alliance ist LoRa bereits in Millionen von Sensoren im Einsatz. Zu den Hauptkomponenten, die als Grundlage für die Spezifikation dienen, gehören bidirektionale Kommunikation, Mobilität und Lokalisierungsdienste.

Ein Bereich, in dem sich LoRaWAN von anderen Netzwerkspezifikationen unterscheidet, besteht darin, dass es eine Sternarchitektur verwendet, mit einem zentralen Knoten, mit dem alle anderen Knoten verbunden sind, und Gateways, die als transparente Brücke dienen, die Nachrichten zwischen Endgeräten und einem zentralen Netzwerkserver im Backend weiterleitet. Gateways sind über Standard-IP-Verbindungen mit dem Netzwerkserver verbunden, während Endgeräte eine drahtlose Single-Hop-Kommunikation mit einem oder mehreren Gateways nutzen. Die gesamte Endpunktkommunikation erfolgt bidirektional und unterstützt Multicast, wodurch Software-Upgrades drahtlos möglich sind. Laut der LoRa-Alliance, der gemeinnützigen Organisation, die die LoRaWAN-Spezifikationen erstellt hat, trägt dies dazu bei, die Batterielebensdauer zu verlängern und eine Verbindung mit großer Reichweite zu erreichen.

Ein einziges LoRa-fähiges Gateway oder eine einzelne Basisstation kann ganze Städte oder Hunderte von Quadratkilometern abdecken. Natürlich hängt die Reichweite von der Umgebung eines bestimmten Standorts ab, aber LoRa und LoRaWAN behaupten, dass das Verbindungsbudget, der Hauptfaktor bei der Bestimmung der Kommunikationsreichweite, größer ist als bei jeder anderen standardisierten Kommunikationstechnologie.

Endpunktklassen

LoRaWAN verfügt über mehrere verschiedene Klassen von Endpunktgeräten, um den unterschiedlichen Anforderungen gerecht zu werden, die sich in der breiten Palette von Anwendungen widerspiegeln. Laut seiner Website gehören dazu:

• Bidirektionale Endgeräte (Klasse A): Endgeräte der Klasse A ermöglichen bidirektionale Kommunikation, wobei auf die Uplink-Übertragung jedes Endgeräts zwei kurze Downlink-Empfangsfenster folgen. Der vom Endgerät geplante Übertragungsschlitz basiert auf seinen eigenen Kommunikationsanforderungen mit einer kleinen Variation auf Basis einer zufälligen Zeitbasis (ALOHA-Protokolltyp). Dieser Betrieb der Klasse A ist das Endgerätesystem mit dem geringsten Stromverbrauch für Anwendungen, die nur eine Downlink-Kommunikation vom Server benötigen, kurz nachdem das Endgerät eine Uplink-Übertragung gesendet hat. Zu jedem anderen Zeitpunkt muss die Downlink-Kommunikation vom Server bis zum nächsten geplanten Uplink warten.
• Bidirektionale Endgeräte mit geplanten Empfangsslots (Klasse B): Zusätzlich zu den zufälligen Empfangsfenstern der Klasse A öffnen Geräte der Klasse B zu festgelegten Zeiten zusätzliche Empfangsfenster. Damit das Endgerät sein Empfangsfenster zum geplanten Zeitpunkt öffnen kann, empfängt es einen zeitsynchronisierten Beacon vom Gateway. Dadurch kann der Server erkennen, wann das Endgerät lauscht.
• Bidirektionale Endgeräte mit maximalen Empfangsslots (Klasse C): Endgeräte der Klasse C haben nahezu ständig geöffnete Empfangsfenster, die nur beim Senden geschlossen werden.