In Deutschland nutzen bereits zahlreiche Städte und Unternehmen LoRaWAN, um verschiedene Anwendungsfälle im Bereich des Internet of Things (IoT) zu realisieren. Die Technologie zeichnet sich durch ihre lange Reichweite, geringen Energieverbrauch und hohe Sicherheit aus, was sie besonders für Anwendungen im IoT-Bereich geeignet macht. In diesem Artikel erfahren Sie, was LoRaWAN ist, wie es funktioniert und welche Anwendungsfälle Sie damit realisieren können.
LoRaWAN steht für „Long Range Wide Area Network“ und ist eine Spezifikation für ein Low Power Wide Area Network (LPWAN). Es ermöglicht drahtlosen, batteriebetriebenen Sensoren, über lange Distanzen hinweg mit dem Internet zu kommunizieren. In Deutschland beispielsweise wird LoRaWAN im ISM-Band (867 bis 869 MHz) betrieben, das ohne Lizenzgebühren genutzt werden kann.
Es ist wichtig, zwischen LoRa (der physikalischen Funktechnik) und LoRaWAN (dem Protokoll und der Netzwerkarchitektur) zu unterscheiden. Während LoRa die Basis für die Funkübertragung bietet, definiert LoRaWAN die Kommunikationsregeln, die das Netzwerk effizient und sicher machen. LoRa zeichnet sich durch seine lange Reichweite, geringe Leistungsaufnahme und hohe Gebäudedurchdringung aus.
Ein LoRaWAN-Netzwerk besteht aus drei Hauptkomponenten:
Nehmen wir den Nepton-Sensor >>Link<<, der für die Pegelüberwachung eingesetzt wird. Dieser Sensor misst den Wasserstand und sendet die Daten in verschlüsselter Form an das nächste Gateway. Angenommen, der Sensor registriert einen kritisch hohen Wasserpegel. Diese Information wird verschlüsselt und sicher über das LoRaWAN-Netzwerk an den Server übermittelt, wo sie entschlüsselt und sofort analysiert wird. Anschließend können Warnmeldungen ausgegeben werden, um die zuständigen Behörden und die Öffentlichkeit zu informieren und so rechtzeitig auf das Hochwasser zu reagieren und Maßnahmen vorausschauend einzuplanen.
LoRaWAN bietet eine Ende-zu-Ende-Verschlüsselung, um die Sicherheit der Daten zu gewährleisten. Die von den Endgeräten gesammelten Daten werden bereits vor der Übertragung zum Gateway verschlüsselt.
Die Kommunikation zwischen dem Endgerät und dem Gateway erfolgt über einen verschlüsselten Kanal. Dabei wird ein spezieller Schlüssel verwendet, um die Daten zu verschlüsseln, bevor sie gesendet werden, und zu entschlüsseln, nachdem sie empfangen wurden. Der sogenannte Network Session Key (NwkSKey) überprüft die Integrität der Nachrichten und stellt sicher, dass die Daten während der Übertraung nicht manipuliert werden.
Zusätzlich zur Netzwerkverschlüsselung werden die Daten auch auf der Anwendungsschicht verschlüsselt. Der Application Session Key (AppsKey) ist für die Verschlüsselung der Nutzdaten zuständig. Diese zusätzliche Sicherheitsebene schützt die Daten vor unbefugtem Zugriff, auch wenn der Netzwerk-Schlüssel kompromittiert wird. Dadurch wird sichergestellt, dass nur der berechtigte Empfänger (der Anwendungsserver) die Daten entschlüsseln und lesen kann.
Beispiel:
Bleiben wir bei unserem vorherigen Beispiel der Pegelüberwachung. Der Sensoren >>Link<< misst den Wasserstand und sendet die Daten in verschlüsselter Form an das nächste Gateway. Angenommen, der Sensor >>Link<< registriert einen kritisch hohen Wasserpegel. Diese Information wird verschlüsselt und sicher über das LoRaWAN-Netzwerk an den Server übermittelt, wo sie entschlüsselt und sofort analysiert wird. Anschließend können Warnmeldungen ausgegeben werden, um die zuständigen Behörden und die Öffentlichkeit zu informieren und so mögliche Schäden durch Hochwasser zu minimieren.
Die Einsatzgebiete von LoRaWAN sind vielfältig und wird meist in Verbindung mit Smart City Use Cases gebracht. Smart City beinhaltet dabei nicht nur die vernetzte Stadt sondern auch Anwendungsfälle in Bereicher der Smart Logistics, Smart Health, Smart Tourism, Smart Energy, Smmart Mobility und Smart Education.
LoRaWAN bietet eine Vielzahl von Möglichkeiten, um Prozesse zu optimieren, Ressourcen zu schonen und die Lebensqualität zu verbessern. Hier sind einige Beispiele für die vielfältigen Einsatzmöglichkeiten.
Beispiele:
Nachdem wir die Funktionsweise von LoRaWAN und die vielfältigen Anwendungsbeispiele kennengelernt haben, stellt sich die Frage: Welche Vorteile bietet diese Technologie im Vergleich zu anderen Lösungen?
LoRaWAN überzeugt durch eine Reihe von unschlagbaren Vorteilen, die es zu einer guten Wahl für das Internet der Dinge (IoT) machen:
LoRaWAN ist eine transformative Technologie. Durch die energieeffiziente, kostengünstige und weitreichende Funkübertragung bietet es eine vielversprechende Lösung für die vernetzte Welt. Von städtischen Infrastrukturen bis hin zur Fernüberwachung in der Landwirtschaft – LoRaWAN trägt dazu bei, das Potenzial des IoT voll auszuschöpfen.
Durch den Einsatz von LoRaWAN können Energieversorger, Städte und Unternehmen intelligenter und effizienter werden. Dadurch ergeben sich zahlreiche Prozessoptimierungen, neue Geschäftsmodelle und smarte Services.