Ihr flächenweites, kostengünstiges IoT-Netzwerk

Lernen Sie mehr über die Vorteile von LoRa Netzwerken.

Hohe Reichweite

Der Vorteil von LoRa® ist bereits im Namen erkennbar. LoRa steht für Long Range und bedeutet, dass die Funktechnologie über einen große Reichweite verfügt. Ein LoRa Netzwerk kann dadurch kostengünstig ganze Städte und Stadtgebiete abdecken. Eine Ausweitung über hunderte Quadratkilometer ist einfach realisierbar. Ein Gateway hat mit seiner Antenne eine Reichweite von bis zu 20km.
Der Radius einer Antenne ist stark von den Gegebenheiten und Hindernissen der Standorte abhängig. Auch die verfügbare Bandbreite spielt eine Rolle.

Was ist LoRaWAN™?

LoRaWAN™ ist eine Low Power Wide Area Network (LPWAN) Technologie zur Nutzung von schnurlosen, batteriebetriebenen „Dingen“ (Sensoren) in regionalen, nationalen oder globalen Netzwerken. LoRaWAN erfüllt die Hauptanforderungen an das Internet der Dinge (IoT), wie beispielsweise eine sichere bi-direktionale Kommunikation, Mobilität and Lokalisierungsmöglichkeiten. Dieser Standard bietet eine nahtlose, Sensor übergreifende Interoperabilität im Bereich IoT wodurch komplexe, lokale Installationen vermieden werden können.  Somit haben Anwender, Entwickler und das Management die Möglichkeit das Thema IoT voranzutreiben und auszurollen.

 

Read more about the LoRa Technology by the LoRa Alliance™.

White Paper by the LoRa Alliance – What is LoRa?

Wie ist ein typisches LoRa Netzwerk aufgebaut?

Die LoRaWAN Netzwerk Architektur ist typischerweise in einer sternförmigen Topologie aufgebaut, in der Gateways eine unsichtbare Brücke zur Übertragung von Daten zwischen Sensoren im Feld und dem zentralen Netzwerk Server im Backend bilden. Sensoren senden Daten über eine direkte, drahtlose Verbindung an einen oder mehrere Gateways. Diese kommunizieren mit dem Netzwerkserver über eine standard IP Verbindung. Jede End-Punkt Kommunikation ist grundsätzlich bi-direktional.

Welche Daten können übertragen werden?

Die meisten Sensoren übertragen nur kleine Datenmengen in regelmäßigen Zeitabständen. Die Messdaten eines typischen Sensors beinhalten in der Regel lediglich die ID und einen numerischen Wert. LoRa überträgt diese kleinen Datenpakete über bis zu 20km Reichweite und unterstützt eine Paketgröße von max. 256 bytes.

Gemäß einer Studie von SNS Telecom vom Oktober 2015 bezüglich zukünftigen Signalen und Systemen im Bereich IoT, werden durch Low-Power Wide Area Networks (LoRa) zukünftig 45-55% der vorhergesagten IoT Übertragungsvolumen in 2030 abgedeckt. LoRa ist hier ganz deutlich eine der führenden zukünftigen Übertragungstechnologien um smarte Services über eine große Reichweite zu nutzen.

 

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Wie funktioniert die Kommunikation zwischen Sensoren und Gateways?

Die Kommunikation zwischen Sensoren und Gateways ist über verschiedene Frequenz Kanäle und Datenraten verteilt. Es besteht eine gegenläufigen Abhängigkeit zwischen der Kommunikationsreichweite und Übertragungsdauer. Aufgrund der Technologie beeinflussen sich die unterschiedlichen Daten Raten in der Kommunikation nicht gegenseitig. LoRaWAN Daten Raten reichen von 0.3 kbps bis 50 kbps. Um die Batterielebensdauer der Sensoren, aber auch die gesamte Netzwerkkapazitäten zu maximieren, überwacht der Netzwerkserver die Datenraten und den RF Output für jeden individuellen Sensor (ADR Schema).

Hohe Energieeffizienz

Die geringen Datenmengen, bei der Übertragung von LoRa Sensordaten an die Gateways, ermöglichen eine Batterielebensdauer von bis zu 10 Jahren. Durch den geringen Energieverbrauch sind LoRa Sensoren sehr effektiv in Gebieten ohne Stromversorgung. Diese Energieeffizienz macht LoRa Netzwerke sehr kostengünstig und erlaubt die Installation einer großen Anzahl von Sensoren für verschiendenste Applikationen.

Was macht LoRa so energieeffizient?

Die Nodes in einem LoRaWAN™ Netzwerk sind asynchron und kommunizieren dann, wenn die Daten für die Übertragung verfügbar sind. Diese Art von Protokoll ist auch bekannt unter der Aloha-Methode. Diese macht die Technologie so Energieeffizient. Im Gegensatz dazu führen synchrone Netzwerke, wie beispielsweise Mobilfunknetze, zu wesentliche größerem Energieverbrauch und damit einer geringeren Batterielebensdauer.

Wie viele Sensoren können mit einem Gateway kommunizieren?

Um ein Long Range Stern-Netzwerk rentabel zu machen, muss der Gateway über eine sehr hohe Leistung verfügen um Nachrichten von eine großen Anzahl von Sensoren zu erhalten. Eine hohe Netzwerk Kapazität in einem LoRaWAN™ Netzwerk kann durch die Nutzung adaptiver Datenraten und durch einen Multi-Kanal Multi-Modem Transmitter im Gateway erreicht werden, sodass simultane Nachrichten auf mehreren Kanälen gleichzeitig empfangen werden können. Die kritischen Faktoren hinsichtlich der Kapazitäten sind die Anzahl von gleichzeitig genutzten Kanälen, Datenraten (time on air), die Nutzlastgröße und die Häufigkeit der Sensor Datenübertragung. Die adaptive Datenrate trägt auch zur Optimierung der Betterielebensdauer bei.

Aktuell kann ein LoRa Gateway etwa 100 Nachrichten von 25byte in einer Minute und mit einer Datenpaket Fehlerrate von 10% verarbeiten. Bei 1000 Nachrichten steigt die Fehlerrate auf 45%. Daher ist LoRa keine real-time Lösung für eine schnelle Datenübertragung, aber unterstützt perfekt Sensoren und Applikationen mit einer Update Rate von mehr als einer Minute.

Hohe Sicherheit

Die LoRa Datenübertragung ist doppelt Ende-zu-Ende verschlüsselt und nutzt den hochsicheren Advance Encryption Standard (AES). Das Thema Datensicherheit war bereits ein Kern Feature von LoRa 1.0 und wird permanent durch die LoRa-Alliance und ihre Partner weiterentwickelt.

Was macht die Datenübertragung mit LoRa sicher?

Es ist für jedes LPWAN extrem wichtig die Datensicherheit sicherzustellen. LoRaWAN™ nutzt zwei Ebenen: Eine für das Netzwerk und eine für die Applikation. Die Netzwerkebene stellt die Authentizität des Knoten im Netzwerk sicher, während die Sicherheitsebene der Applikation gewährleistet, dass der Netzwerk Operator keinen Zugriff auf die Applikationsdaten der Endnutzer hat. Es findet eine AES (Advanced Encryption Standard) Verschlüsselung statt und zum Schlüsselaustausch wird ein IEEE EUI64 Identifier verwendet.

 

Weitere Informationen zur LoRa Sicherheitsarchitektur finden Sie in folgendem download: PDF veröffentlicht von der LoRa Alliance.