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LoRaWAN - Grundlagen des IoT-Funkstandards

„LoRaWAN“ steht für Long Range Wide Area Network – und damit für die Möglichkeit, Sensordaten mit minimalem Energieaufwand über große Distanzen zu übermitteln. Unabhängig von bestehendem Mobilfunkempfang und mit Potentialen über alle Branchen hinweg.

LoRaWAN Aufbau


Die drei entscheidenden Komponenten für das Netzwerk sind Sensor, Gateway und LoRa Server:

Sensoren messen festgelegte Parameter, beispielsweise den CO2-Gehalt der Luft, Temperatur oder Feuchtigkeit Die [Anwendungsfälle] sind aber natürlich noch weitaus vielfältiger. Die gemessenen Daten sendet jeder Sensor dann über die LoRa-Funktechnologie an alle in der Nähe befindlichen LoRa-Gateways.

Gateways dienen als Schnittstelle zwischen LoRa-Netzwerk und LoRa-Server: Sie empfangen die Daten der Sensoren und geben sie über das Internet an den LoRa-Server zur Verarbeitung weiter.

LoRa Server verarbeiten und verwalten die Daten, so dass sie anschließend visualisiert werden können. Über diese Server wird zudem der Zugriff auf die Daten via PC, Tablet oder Smartphone ermöglicht.

LoRa und LoRaWAN - Begriffsabgrenzung


Die beiden Begriffe LoRa und LoRaWAN werden teilweise synonym verwendet, haben allerdings unterschiedliche Bedeutungen. LoRaWAN beschreibt die gesamte Netzwerk-Infrastruktur und die „Sprache“, in der die einzelnen Komponenten miteinander kommunizieren – vom Sensor über das Gateway bis zum Server. LoRa dagegen beschreibt die effiziente Funktechnologie, die nur zwischen Sensor und Gateway zum Einsatz kommt.

Geringe Datenmengen, hohe Batterielaufzeiten


LoRaWAN ist für das Versenden kleiner Datenmengen konzipiert. Große Dateien wie Bilder oder Videos können über die Technologie nicht versendet werden – kleine Dateien wie Messwerte und Sensordaten allerdings schon. Im Gegenzug zu dieser Einschränkung sinkt der Energieverbrauch allerdings massiv, so dass Sensoren im Batteriebetrieb bis zu 10 Jahre lang eingesetzt werden können.

Das ermöglicht eine einfache Installation sowie die Nutzung der Sensoren an nahezu allen Orten. Egal ob in Gebäuden, auf Agrarflächen oder sogar im Boden. Wie lange die Laufzeit der Sensoren tatsächlich ist, hängt von verschiedenen Faktoren ab:

  • Sende-Intervall: Je häufiger Daten übermittelt werden, desto höher der Energieverbrauch. Sensoren können entweder in festgelegten Intervallen senden oder erst bei Eintreten eines Ereignisses (z.B. dem Überschreiten eines Grenzwerts). Je enger der Intervall, desto kürzer die Batterielaufzeit.
  • Datenmenge: Je größer die Datenmenge, desto länger braucht der Sensor, um diese zu übertragen. Die Unterschiede betragen nur den Bruchteil einer Sekunde, summieren sich über die gesamte Laufzeit allerdings auf, besonders wenn in kurzen Intervallen gesendet wird. Je größer die versendeten Datenmengen, desto kürzer die Batterielaufzeit.
  • Empfangsstärke: Muss der Sensor über eine besonders weite Distanz oder durch Hindernisse (z.B. Wände) senden, steigt der Energieverbrauch. Durch eine optimale Positionierung des Gateway lässt sich die Batterielaufzeit optimieren.

LoRaWAN in der Praxis - unbegrenzte Möglichkeiten?


Die Anwendungsmöglichkeiten von LoRaWAN sind vielfältig und überall dort interessant, wo Effizienz und Sicherheit von besonderer Bedeutung sind. Hier nur einige Beispiele:

  • Überwachung des Raumklimas (Temperatur, Luftfeuchtigkeit, CO2-Gehalt, Virenlast) in Büros, Bildungs- und Betreuungseinrichtungen. So lassen sich Gesundheit, Produktivität und Gebäude-Energieverbrauch optimieren.
  • Messung von Niederschlagsmenge, Sonneneinstrahlung und Bodenwerten in der Landwirtschaft. So können Erträge maximiert und Ressourcen (Wasser, Düngemittel etc.) geschont werden.
  • Vernetzung von Produktionsanlagen zur Steigerung der Effizienz, Senkung des Ressourcenverbrauchs oder Optimierung der Auslastung.

Sie haben Fragen zu konkreten Anwendungsfällen? Dann vereinbaren Sie jetzt einen Beratungstermin mit unseren Experten!

Wer steht hinter LoRaWAN?


Mit der LoRa Alliance werden die Spezifikationen rund um die Technologie von einer offenen Non-Profit-Organisation vorgegeben. Zu den Gründungsmitgliedern zählen unter anderem IBM, MicroChip und Semtech, die Entwickler des LoRa-Funkstandards. Unter den Mitgliedern finden sich Tech-Riesen wie Amazon, Hardware-Hersteller wie Bosch aber auch Startups und Mittelständler.

Die Aufgabe der Organisation ist der stetige Ausbau der Funktechnologie mit dem Ziel, einen Standard für die Kommunikation zwischen Geräten im Internet of Things zu bieten. Software-Grundlagen sind nach dem Open-Source-Prinzip offen zugänglich, um eine möglichst schnelle Entwicklung zu ermöglichen.

Fazit: LoRaWAN ist eine Funktechnologie der Zukunft


  • LoRaWAN bietet die Möglichkeit, geringe Datenmengen stromsparend über weite Entfernungen zu versenden
  • Das ermöglicht zahlreiche IoT-Anwendungen, beispielsweise vernetzte Sensorik
  • Involviert sind immer mindestens drei Komponenten: Sensor, Gateway und Server
  • LoRaWAN ist Open-Source und wird von einer Non-Profit-Organisation vorangetrieben