Was ist LoRaWAN?

LoRaWAN ist eine Low Power Wide Area Network (LPWAN)-Spezifikation für drahtlose, batteriebetriebene Geräte. Laut der LoRa-Alliance wird LoRa bereits in Millionen von Sensoren eingesetzt. Zu den Hauptkomponenten, die die Grundlage der Spezifikation bilden, gehören bidirektionale Kommunikation, Mobilität und Lokalisierungsdienste.

LoRaWAN unterscheidet sich von anderen Netzwerkspezifikationen durch seine Sternarchitektur mit einem zentralen Knoten, an den alle anderen Knoten angeschlossen sind. Gateways dienen als transparente Brücke für die Nachrichtenübermittlung zwischen Endgeräten und einem zentralen Netzwerkserver im Backend. Gateways sind über Standard-IP-Verbindungen mit dem Netzwerkserver verbunden, während Endgeräte über Single-Hop-Funk mit einem oder mehreren Gateways kommunizieren. Die gesamte Endpunktkommunikation ist bidirektional und unterstützt Multicast, wodurch Software-Upgrades drahtlos möglich sind. Laut der LoRa-Alliance, der gemeinnützigen Organisation, die die LoRaWAN-Spezifikationen entwickelt hat, trägt dies dazu bei, die Batterielebensdauer zu verlängern und eine Verbindung mit großer Reichweite zu ermöglichen.

Ein einzelnes LoRa-fähiges Gateway oder eine Basisstation kann ganze Städte oder Hunderte von Quadratkilometern abdecken. Natürlich hängt die Reichweite von der Umgebung des jeweiligen Standorts ab, doch LoRa und LoRaWAN verfügen über ein Link-Budget, den wichtigsten Faktor für die Kommunikationsreichweite, das größer ist als bei jeder anderen standardisierten Kommunikationstechnologie.

Endpunktklassen

LoRaWAN bietet verschiedene Klassen von Endgeräten, um den unterschiedlichen Anforderungen der vielfältigen Anwendungen gerecht zu werden. Laut der 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 Sendezeitpunkt richtet sich nach dessen Kommunikationsbedarf mit geringen, zufälligen Abweichungen (ALOHA-Protokolltyp). Dieser Klasse-A-Betrieb ist das Endgerätesystem mit dem geringsten Stromverbrauch für Anwendungen, die nur kurz nach dem Senden einer Uplink-Übertragung eine Downlink-Kommunikation vom Server benötigen. Downlink-Kommunikation vom Server zu anderen Zeitpunkten muss 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 zur festgelegten Zeit öffnen kann, empfängt es einen zeitsynchronisierten Beacon vom Gateway. Dadurch erkennt der Server, wann das Endgerät lauscht.
• Bidirektionale Endgeräte mit maximalen Empfangsslots (Klasse C): Endgeräte der Klasse C haben nahezu durchgehend geöffnete Empfangsfenster, die nur beim Senden geschlossen sind.