Was ist LoRaWAN?

LoRaWAN bedeutet Long Range Wide Area Network was letztendlich nichts anderes als die Verschmelzung zweier anderer Techniken ist:

• LoRa
• WAN

LoRa steht für Long Range und definiert einen Standard mit dem es möglich ist mit wenig Energie Daten über eine relativ weite Strecke zu übertragen und zwar über die Funkfrequenz 868 Mhz. Grob gesagt bedeutet „Weite Strecke“ in dem Fall je nach Situation 5 bis 40km. 5km in der Stadt, 40km auf dem Land. Wenn man diese Reichweite mit anderen Technologien wie Bluetooth oder WLAN vergleicht, kann man sich vorstellen warum hier die Rede von „Long Range“ ist.

Nun ist es aber so dass selbst 40km im heutigen Zeitalter nicht mehr viel ist. Möchte man die Reichweite von LoRa Geräten erweitern kommt WAN ins Spiel, was nichts anderes als das uns bekannte Internet ist. LoRaWAN ist also die Möglichkeit Daten über weite Strecken mit wenig Energie ins Internet zu übertragen und so weltweit verarbeiten zu können. LoRaWAN sind Gateways die schon jetzt über die ganze Welt verteilt sind und die Daten auf der Funkfrequenz 868 Mhz entgegen nehmen und über vorhandene Internetanschlüsse (DSL oder LTE) an einen Webserver schicken.

Erklärt an zwei Beispielen

Beispiel 1: Die weltweite Überwachung meines Fahrrads

Anhand eines Beispiels kann man LoRa und LoRaWAN wohl noch immer am besten erklären. Nehmen wir an ich habe ein Fahrrad und möchte dessen Position überwachen. Sollte es mir mal abhanden kommen, kann ich es so über das Internet wieder finden.

Nun gibt es bereits kleine GPS Tracker mit eingebautem LTE Modem. Ich selbst setze sowas ein, aber die Akkulaufzeit dieser Geräte beträgt Stunden bis wenige Tage. Danach muss das Gerät abgenommen und aufgeladen werden. Das stört gewaltig.

Mit LoRa kann man ähnliches erreichen, aber mit deutlich weniger Energieaufwand. Hier sind Akkulaufzeiten von Monaten bis Jahre möglich.

Also habe ich so ein kleines Gerät an meinem Fahrrad, entweder baue ich mir mit einem Arduino und einem LoRa Shield selbst eine Lösung oder greife auf eines von zahlreichen fertigen Produkten zurück, z.b. das https://www.zane.hu/en/webshop/ztrack-midi-2/

Dieses kleine Gerät sendet nun in einem festen Intervall, vielleicht alle 60 Minuten die eigene GPS Position per LoRa aus. Ein Gateway in der Nähe (wir erinnerun uns an die 5 bis 40km) empfängt das Signal und leidet es über das Internet verschlüsselt an mich weiter.

Nun merkt man auch sehr schnell den Nachteil von LoRa: Die Gateways müssen flächendeckend vorhanden sein, sonst hat mein GPS Tracker am Fahrrad keinen Empfang, bzw. wird dessen Signal einfach in der Luft verloren gehen. Aber du wirst überrascht sein wie viele Gateways es schon gibt!

Beispiel 2: Die Überwachung meiner Tiere auf der Wiese

Ich nutze LoRa noch für zwei weitere Anwendungsfälle. Zum einem hat jede Kuh einen kleinen GPS Tracker am Ohr der mir genauso wie beim Fahrrad regelmäßig den Standort mitteilt, zum anderen habe ich an den Wassertränken der Tiere einen Füllstandsmesser angebracht der mir ebenfalls regelmäßig mitteilt o noch genug Wasser für die Tiere da ist. Das sind zwei Einwendungsfälle bei denen ich nicht auf eine weltweite Abdeckung angewiesen bin. Mein eigenes Gateway zu Hause (40km Reichweite) reicht hier völlig aus, dennoch wäre eine Lösung über Bluetooth, WLAN oder LTE keine Alternative: Der GPS Tracker an den Kühen braucht wenig Strom. So wenig Strom, dass ein eingebautes Solarpanel reicht um diesen zu laden. Wie eingangs erwähnt würde ein GPS Tracker mit LTE oder auch UMTS deutlich mehr Strom benötigen was dazu führen würde täglich die Akkus an allen Tieren zu wechseln. Die Überwachung des Trinkwassers für die Tiere ist stationär, ich könnte also ein Stromkabel dort hinlegen, aber die Entfernung ist zu weit, sodass auch WLAN oder Bluetooth keine Alternativen sind.

Wie viele LoRaWAN Gateways gibt es?

In Südkorea und in den Niederlanden gibt es ein staattliches LoRaWAN Netzwerk die jeweils nahezu flächendeckend betrieben werden. In der Schweiz hingegen gibt es ein komplett flächendeckendes Netzwerk an LoRaWAN Gateways.

In Deutschland sieht es leider etwas anders aus – wie in vielen anderen Ländern auch. Damit es auch hier voran geht hat sich eine Foundation „The Things Network“ gegründet. Diese Foundation stellt die nötige technische Infrastruktur bereit sodass jeder sein eigenes LoRaWAN Gateway in Betrieb nehmen kann.