Erste Erfahrung mit LoRaWAN™-Technologie

Was ist eigentlich LoRaWAN™? Diese Technologie ermöglicht eine Zwei-Wege-Funkkommunikation, die für die Lösungen des Internets der Dinge (Internet of Things) gedacht ist. Ihre wichtigsten Vorteile sind: eine große Netzabdeckung , ein geringer Stromverbrauch und die Möglichkeit, eine große Anzahl von Geräten an einen einzigen Hub (Eng. Gateway) anzuschließen. Theoretisch sollte die Netzabdeckung bis zu 20 km umfassen und die Anzahl der Geräte, die durch einen einzigen Hub bedient werden, 20.000 betragen. Die Datenübertragung im LoRaWAN™-Netz wurde mit einem AES-Verschlüsselungsalgorithmus , einem 128-Bit-Schlüssel gesichert. Die Kommunikation erfolgt mit einer Frequenz von 868 MHz, also im ISM-Band, das nicht lizenziert ist.

Es lohnt sich, ein bisschen mehr über die Reichweite zu erzählen. Wie erwähnt, sollte sie in der Theorie bis zu 20 km umfassen. In der Praxis sieht das anders aus. Es stellt sich heraus, dass unter Verwendung von Standardlösungen sogar 1 km in bebauten Gebieten schwierig zu erreichen ist! Das wird dadurch verursacht, dass die Geräte mit Antennensystemen von geringer Qualität ausgestattet sind. Zum Beispiel, der maximale Abstand einer korrekten Übertragung von Tor Lorank 8 (mehr als 2 Meter über dem Boden), die mit einem Standard-Viertelwellenantenne mit einem zertifizierten Funkmodul RN2483 ausgestattet ist, das auch mit der Viertelwellenantenne arbeitet, nicht einmal einen Kilometer erreichte. Die Modifikation, die in der Verwendung von einer industriellen Halbwellen-Dipolantenne und ihrer Sichtbarkeit auf einer Höhe von 10 Metern besteht, verbessert deutlich die Netzabdeckung (von 2 bis 5 km, je nach Qualität der Antenne).

Die Anzahl der Geräte, die an LoRaWAN™ angeschlossen werden können, ist schwer zu überprüfen, da das Netzwerk so neu ist und die Funkmodule so teuer sind, dass der Kauf in Höhe von 20.000 sehr teuer wäre – der Preis wird auf rund 100.000 Euro geschätzt. Doch nachdem man die Dokumentationstechnik erforscht hat, hat man den Eindruck, dass dies in der Tat machbar ist.

Die LoRaWAN™-Technologie wurde entwickelt, um den Stromverbrauch von Endgeräten zu minimieren. Dazu zählen unter anderem Temperatursensoren. Dies arbeitet perfekt mit Batterie-Lösungen. Dies ist ein unvorstellbarer Vorteil von der beschriebenen Technologie. Niedriger Energieverbrauch wird durch die Möglichkeit der Auswahl der Kommunikationsart und durch den Sleepmodus der Radiomodule bereitgestellt.

Die Netzwerk-Sicherheit garantiert die Grundverschlüsselung mit einem 128-Bit-Schlüssel AES128. Sie ist aber noch nicht perfekt – der heutige Standard ist die Verwendung von einem 256-Bit-Schlüssel AES256. Glücklicherweise ist es nicht problematisch, eine weitere Schicht von Verschlüsselung von Datenpaketen unter Verwendung vom Algorithmus und der Schlüssellänge, die für eine gegebene Lösung erforderlich ist, hinzuzufügen.

In diesem Zusammenhang soll man eine offene Gesellschaft erwähnen, die einen freien Datenserver für Anwendungen schafft, die auf der The Things Network – Technologie basieren, indem sie die LoRaWAN™-Technologie nutzt. Die Grundidee dieser Initiative ist es, ein kostenloses Netzwerk in den Städten zu schaffen, was wesentlich die Erstellung von Smart Cities-Lösungen durch ihre Bewohner vereinfacht.

Zusammengefasst, ist die LoRaWAN™-Technologie, im technischen Sinne, nicht neu. Sie ist keine neue Entdeckung. Sie hat jedoch viele Vorteile gegenüber anderen Spielern. Durch eine ausgewogenne Kombination von allen diesen Funktionen bietet sie ein enormes Potential für die Anwendungen des Internet der Dinge (IoT) und der Intelligenten Städte (Smart Cities).

Adam Mydlarz, Business Software Developer  bei Apollogic.