Long Range Wide Area Network (LoRaWAN)

LoRaWAN ist ein leitungsloses Übertragungsverfahren mit Reichweiten bis zu 15 Kilometer für die Uplink-Kommunikation, also richtungsorientiert durch Senden vom Endgerät an das Anwendungsnetz. Es erlaubt das Senden im MHz-Frequenzbereich mit geringem Energiebedarf. Folgende Anwendungen stecken zum Beispiel dahinter: E-Rollerüberwachung, Zählerstände (Strom, Wasser, Gas) erfassen und Krypto-Mining. Die Zukunft wird zeigen, welche Anwendungen noch hinzu kommen. Ein Problem besteht darin, dass die Sendeanlagen oftmals willkürlich in privaten Wohnbereichen zum Einsatz kommen. Die Menge der Funkanwendungen ist durch den knappen Frequenzbereich (863-870 MHz) in den jeweiligen Sendebereichen allerdings begrenzt, weil sie sich sonst gegenseitig stören würden. Eine geordnete Frequenzplanung gibt es in dem Bereich nicht, hier laufen auch noch neben dem LoRaWAN, Anwendungen der Veranstaltungstechnik, Schaltnetzwerke, private Wetterstationen und vieles mehr. Das LoRaWAN selbst ist in Deutschland noch nicht so verbreitet, was sich aber schnell ändern kann. Die Problematik liegt darin begründet, dass immer mehr zusätzliche Funknetzwerke aufgebaut werden und somit die Anzahl der funkenden Geräte und damit die Funkdichte in die Höhe getrieben wird.

Technik

Die LoRaWAN-Spezifikationen (Standards) werden von der LoRa Alliance (gemeinnütziger Verein) festgelegt. Die Anwendungen sind private, sternförmige Netzwerke, welche im SRD-Band von 863 bis 870 MHz, also dem in Deutschland freigegebenen Jedermannsfunkbereich unterwegs sind. Es gibt hier 3 Sendeklassen (A, B und C). In A und B sind die Übertragungssequenzen begrenzt, in der Klasse C leider nicht, hier ist Dauerfunk möglich. Die Klassen A und B wären somit eher akzeptabel, weil sie durch die geringen Sendezeiten eine minimierte Funklast haben. Die Kommunikation läuft mit niedrigen Datenraten von den Endgeräten zu einem Gateway (immer Funkstrecke) und vom Gateway über das Internet (Mobilfunk oder Festnetz) zur Anwendung in einem Rechenzentrum. Die Reichweite der Funkstrecke liegt zwischen 2 km in Stadtgebieten und bis 15 km in ländlichen Gebieten. Somit braucht es schon einige Gateways im Stadtbereich, um ein flächendeckendes Netzwerk zu erstellen. Die maximale Sendeleistung im LoRaWAN ist mit 25mW das entspricht 14 dBm angegeben. Aufgrund der geringen Sendezeiten und Datenraten kann der Ressourcen- und Energie-Verbrauch auch als gering angesehen werden.

12.11.2021, Dietmar Auffurth