LoRaWAN-Übertragung
Einsatzbereiche
- Vernetzung von Sensoren mit den Datenlogger
Die Funktechnologie LoRa ist ein Low-Power-Wireless-Netzwerkprotokoll zur energieeffizienten Vernetzung von IoT-Geräten (Internet of Things).
LoRa steht für "Long Range" und verbindet die Punkte geringer Energieverbrauch mit hoher Reichweite. Mit LoRa kann man ohne Probleme viele abgesetzte Sensoren oder Datenlogger zusammenführen.
LoRaWA am Beispiel eines Rückhaltebecken
Das Rückhaltebecken, mit einer maximalen Ausdehnung von 1.7 km, hat verschiedene Messtellen. Im Beispiel an vier Zuflüssen, einem Ablauf sowie zwei Sickerwassermessstellen.
Die Antenne des Gateways ist auf dem Dach des Betriebsgebäudes angebracht. Alle LoRa-Messpunkte senden ihre Daten direkt an das Gateway. Das Gateway übergibt die Daten an einen vor Ort installierten Datensammler.
Die Messwerte der Sensoren werden vom Datenlogger verarbeitet, gespeichert und zur weiteren Verarbeitung vorgehalten.
LoRa
Struktur von LoRaWan
Verschlüsselung und Sicherheit
LoRaWAN nutzt gleich zwei AES 128 Bit Verschlüsselungen zur Sicherheit der Daten.
Ein AES Schlüssel wird für die Sicherheit des Netzwerkes verwendet. Der andere für die Nutzdaten in den Datenpaketen.
LoRa-Messpunkt
Die Daten werden asynchron versendet. Ein energieaufwendiges "Einbuchen" im Netz ist damit nicht notwendig. Für zwei kurze Zeitpunkte nach dem Versand der Datenpakete ist der LoRa-Messpunkt empfangsbereit, um Rückmeldungen vom Applicationsserver entgegen zu nehmen.
LoRa-Gateway
Ein LoRa-Gateway empfängt die Daten der LoRa-Messpunkte. Werden mehrere Gateways zusammen geschaltet, spricht man von einem LoRaWAN-Netzwerk.
Die LoRa-Messpunkte sind keinem speziellen Gateway zugeordnet. Jedes Gateway empfängt alle Daten aus seinem Empfangsbereich. Dadurch ist gar kein Handover notwendig.
Application-Server
Der Application-Server sammelt alle empfangenen Daten der LoRa-Gateways und verwaltet das Netzwerk. Redundante Pakete werden herausgefiltert und Rückmeldungen werden gezielt über das optimale Gateway versendet.
LoRa im Vergleich
Der Grundwassersammler wird auch als Rohr, dann ohne Display, angeboten
Energieversorgung
Eine LoRa-Übertragung benötigt für die kurze Zeit der Übertragung 10mA und im Ruhemodus deutlich unter 1mA. Damit ist der Betrieb der abgesetzten Sensoren im LoRa Netzwerk mit "einfachen" Batterien möglich.
Das ist ein Bruchteil der Energie, die die klassische WLAN- oder Mobilfunk-Übertragung benötigt.
Reichweite
Bei dem geringen Energieverbrauch werden Reichweiten von bis zu 20 km im freien Feld und von mehreren Kilometern in Siedlungsgebieten erreicht.
Dabei hat man eine relativ gute Durchdringung von Gebäuden.
Bandbreite
Die benutzbare Bandbreite ist im Vergleich relativ gering zu anderen Funktechniken, aber für die Übertragung von hydrologischen Messwerten vollkommen ausreichend.
LoRa
