Was bedeutet LoRaWAN?
Die Abkürzung "LoRaWAN" steht für "Long Range Wide Area Network". Es handelt sich dabei um eine Funktechnologie, die Daten über eine große Entfernung sowohl energie- und kosteneffizient als auch sicher übertragen kann. LoRa gehört zu den sogenannten LPWAN-Technologien ("Low Power WAN" oder "Low Power Wide Area Networks"), welche bei der Übertragung der Daten kein Breitband-Netzwerk benötigen.
Vorteile von LoRaWAN
Energieeffizienz
Die Kombination aus Schmalbandtechnologie und batteriebetriebenen, drahtlosen Sensoren überwindet große Distanzen (bis zu 50 km in ländlichen, wenig bebauten Gebieten) bei sehr geringem Energieverbrauch. Die Sensoren zeichnen sich durch einen geringen Stromverbrauch und somit einer langen Haltbarkeit der Batterien aus.
Flexibilität
Dank der Vielzahl unterschiedlicher Anwendungsmöglichkeiten bieten sich unzählige Einsatzmöglichkeiten. Die LoRaWAN-Netzwerke lassen sich sowohl im Außen- als auch im Innen-Bereich ohne komplizierte Implementierung anbringen.
Kosteneffizient
LoRaWAN nutzt freie Frequenzbänder für die keine Lizenzgebühren und Mobilfunkkosten anfallen. Darüber hinaus besitzen die Sensoren eine lange Batterielaufzeit, was den Wartungsaufwand gering hält. Auf Grundlage des Datenmontoring können Prozesse optimiert werden, die Verwaltungs- und Betriebskosten senken.
Wie funktioniert LoRaWAN?
LoRaWAN kann in Deutschland bundesweit ohne anfallende Mobilfunkkosten genutzt werden. Ein Netzwerk aus Sender, Empfänger und Server ermöglicht eine Vernetzung von Objekten zu einem Internet of Things (IoT).
Sender
Die Sender bestehen aus Sensoren, die eine Vielzahl an unterschiedlichen Funktionen und Aufgaben erfüllen können. Die anfallenden Daten werden in bestimmten Abständen an das Gateway übermittelt.
Empfänger
LoRaWAN-Gateways nehmen nun die Daten der Sensoren auf, verschlüsseln diese und geben diese über eine sichere LoRaWAN-Protokoll-Verbindung an den Server zur Weiterleitung an die gewünschte Anwendungsschnittstelle (API) weiter. Dabei können die Gateways sowohl Indoor als auch Outdoor installiert werden.
Server
Der Server verarbeitet die Daten an der API und ermöglicht eine Darstellung der Daten zu unterschiedlichsten Anwendungszwecken (Analyse, Monitoring, Prozessoptimierung).
Sicherheitsaspekt: LoRaWAN
Dank der verschlüsselten Datenübertragung vom Sender zum Server kann die Technologie als äußerst sicher angesehen werden. Gerade in Hinblick auf die lange Nutzungsdauer der Sensoren nutzt das LoRaWAN-Netzwerk Sicherheitsmechanismen, die aus zukunftssicher eingestuft werden. Dabei spielen gegenseitige Authentifizierung, Datenintegrität und Geheimhaltung eine wesentliche Rolle.
Die gegenseitige Authentifizierung von LoRaWAN-Endgerät und LoRaWAN-Netzwerkserver wird im Zuge der Netzwerkanmeldung sichergestellt (JoinProzedur). Dadurch wird gewährleistet, dass nur echte und authentische Geräte an eben solchen Netzwerken angemeldet werden können.
Bei Nachrichten, welche über LoRaWAN-MAC-Layer und den LoRaWAN Application-Layer gesendet werden, werden die Herkunft authentifiziert, die Integrität geschützt, Replay-Attacken verhindert und Inhaltsdaten verschlüsselt. Diese Sicherheitsmechanismen, kombiniert mit der gegenseitigen Authentifizierung, stellen sicher, dass der Netzwerkverkehr nicht von Dritten verändert wurde.
Zusätzlich wird bei LoRaWAN die Kommunikation zwischen Netzwerkservern und Anwendungsservern verschlüsselt. LoRaWAN ist eines der wenigen IoT-Protokolle, das Ende-zu-Ende Verschlüsselung sicherstellt.
LoRaWAN Anwendungsmöglichkeiten
Energie- und kosteneffizient, geringer Wartungsaufwand und Datentransfer über weite Strecken machen LoRaWAN zu einer optimalen Technologie um eine intelligente Vernetzung von Gegenständen, Anlagen und Maschinen zu erzielen. Es eignet sich daher nicht nur für den Einsatz in der vernetzten Fabrik (Industrie 4.0 / Smart Factory), sondern bieten sich auch eine Vielzahl weiterer Einsatzmöglichkeiten. Die Vielzahl der unterschiedlichen Sensoren bietet für nahezu jedes Einsatzgebiet eine passende Anwendung. Ob Gebäudeüberwachung (Smart Building), CO²-Raumluftmessung (Smart Office / Smart School) oder Parkplatzbelegung (Smart City) die LoRaWAN-Anwendungsmöglichkeiten bieten Möglichkeiten für kleine und große Unternehmen, Wasser- und Energieversorger, öffentliche Einrichtungen, Städte und Kommunen.