Der Begriff LoRaWAN steht für Long Range Wide Area Network und bezeichnet ein reichweitenstarkes, energiesparendes Funknetz.
LoRaWAN ist vor allem für drahtlose, batteriebetriebene Systeme konzipiert und stellt eine Ergänzung zum klassischen Mobilfunknetz dar.
Stellen Sie sich vor, Sie möchten an allen Zugängen in einem Kaufhaus, die Anzahl der Besucher erfassen. Nachträglich würde das einen enormen Aufwand darstellen, zu allen Türen die Leitungen zu verlegen. Mit LoRaWAN verwenden Sie unsere batteriebetriebenen Personenzähler und setzen zentral ein LoRaWAN Gateway. Alle Counter verbinden sich mit diesem Gateway. Das Gateway leitet die Daten dann über Ihren Router an unsere Cloudservices.
Durch die hohe Reichweite und den geringen Energieverbrauch ist die Funktechnologie besonders für die Informations- und Datenübertragung im sogenannten Internet der Dinge (Internet of Things – IoT) geeignet. Die intelligente Vernetzung von Arbeits- und Alltagsgegenständen stellt die Basis für moderne Städte der Zukunft dar. Das weltweite LoRaWAN-Netz ist somit ein wichtiger Baustein für die Digitalisierung von Prozessen und die Konzeption von Smart Cities.
Exkurs: Das Internet der Dinge (IoT) bezeichnet die Vernetzung von Objekten über das Internet. Intelligente Geräte und Maschinen können über das Netz miteinander kommunizieren und Daten empfangen bzw. übertragen. Dazu zählen beispielsweise Smart-Home-Lösungen, wie die Fernsteuerung der Wohnungsbeleuchtung über eine App.
Für die Nutzung dieser Funktechnologie gibt es eine Vielzahl an Sensoren: Besetzt / Belegtanzeige für Schreibtische, Besetztanzeige für Räume (Besprechungsräume), Co2 Sensoren, Personenzähler, Temperaturmesser uvm....
Ein besonderer Vorteil der Datenübermittlung mit LoRaWAN ist die hohe Funkreichweite: In bebauten Stadtgebieten funktioniert die Datenübertragung über eine Entfernung von bis zu 2 km, in ländlichen Gebieten ist eine Funkreichweite von bis zu 15 km und mehr möglich. LoRaWAN bietet außerdem eine sehr gute Gebäudedurchdringung und reicht bis in Kellergeschosse oder Tiefgaragen.
Im Gegensatz zu anderen Funktechnologien (z. B. WLAN oder Bluetooth) ist der Energieaufwand dabei sehr gering. Das liegt vor allem an den kleinen Datenmengen und langen Übertragungszeiten. Dies wirkt sich dementsprechend positiv auf die Batterielaufzeit der Endgeräte aus, welche bis zu 10 Jahre betragen kann.
Wie hoch der Energieverbrauch letztendlich ist, hängt jedoch auch von dem gewählten Endgerät ab. Dabei wird in drei Geräteklassen unterschieden:
- Klasse A: LoRaWAN-Geräte dieser Klasse sind besonders energieeffizient und eignen sich auch für Anwendungen im IoT. Sie befinden sich permanent im Energiesparmodus und kommunizieren nur in zufallsgesteuerten Zeitfenstern. Diese können beispielsweise durch eine Zustandsänderung – wie der Überschreitung eines Grenzwertes – generiert werden.
- Klasse B: Bei dieser Geräteklasse kann ein vordefiniertes Zeitfenster festgelegt werden, in welchem das LoRaWAN-Modul aus dem Ruhemodus erwacht und Daten übermittelt oder empfängt.
- Klasse C: Diese Endgeräte befinden sich im stetigen Empfangsmodus und können Informationen zu jeder Zeit erhalten und versenden. Allerdings zählen sie auch zu den Geräten mit dem höchsten Energieverbrauch und eignen sich daher besser für Systeme mit externer Stromversorgung.
Gut zu wissen: Die gesamte Kommunikation vom Sensor bis zum Netzwerkserver erfolgt in verschlüsselter Form. Somit ist die Datenübertragung mit LoRaWAN äußerst sicher.
LoRaWAN und Smart Cities: Anwendungsbeispiele
Die LoRa-Funktechnologie ist ein zentraler Bestandteil für die Entwicklung von intelligenten Städten. Das Konzept „Smart Cities“ zielt darauf ab, Bereiche wie Mobilität, Energie oder öffentliche Sicherheit effizienter und umweltfreundlicher zu gestalten. Dadurch soll die Lebensqualität im urbanen Raum erhöht werden.
Das energiesparende und reichweitenstarke LoRaWAN-Netz eröffnet zahlreiche Möglichkeiten für neue IoT-Anwendungen aller Art – ob im öffentlichen Bereich, in der Industrie und Landwirtschaft oder für private Zwecke. Im Folgenden haben wir ein paar Anwendungsbeispiele gesammelt:
- Steuerung des Straßenverkehrs durch ein intelligentes Ampelsystem. Mittels Sensoren in den Fahrzeugen kann ein flüssiger Autoverkehr gewährleistet werden, ohne dass es zu längeren Verzögerungen kommt.
- Überwachung der Luftqualität und des Raumklimas in Büros, Bildungseinrichtungen oder Veranstaltungsräumen. So können Konzentration und Gesundheit gesteigert sowie der Energieverbrauch im Gebäude optimiert werden.
- Ermittlung von Bodenfeuchte, Temperatur oder Niederschlagsmengen in landwirtschaftlichen Betrieben. Durch die Messung dieser Werte kann umgehend reagiert und beispielsweise die Bewässerung angepasst werden.
- Störungen oder Ausfälle bei Maschinen frühzeitig erkennen. Dies ist vor allem in Industrie- und Produktionsanlagen von Vorteil. Hier kann beispielsweise ein Alarm gesetzt werden, sobald bestimmte Grenzwerte überschritten werden oder die Auslastung der Maschinen zu hoch ist.
- Füllstandssensoren für Abfallbehälter.
Quelle: IKB und eastek