LoRaWAN™-Technologien

LoRaWAN™ ist ein LPWA-Protokoll (Low Power Wide Area Network), das auf der LoRa-Technologie von Semtech für IoT-Geräte und LoRaWAN-Netzwerke basiert. Die LoRaWAN-Spezifikation sorgt ohne komplexe lokale Installationen für Interoperabilität zwischen intelligenten Geräten. Die Netzwerkarchitektur von LoRaWAN basiert auf einer Stern-der-Sterne-Topologie, in der Gateways als transparente Bridge fungieren, über die Nachrichten zwischen Endgeräten und einem zentralen Netzwerkserver im Backend weitergeleitet werden. Die Gateways sind mit dem Netzwerkserver über herkömmliche IP-Verbindungen verbunden, wohingegen die Endgeräte per drahtloser Single-Hop-Kommunikation mit einem oder mehreren Gateways kommunizieren.

Die gesamte Endpunktkommunikation erfolgt im Allgemeinen bidirektional. Sie unterstützt jedoch auch Multicast-Verteilungen für Over-the-Air-Software-Upgrades oder andere Verfahren zur Massenverteilung von Nachrichten, um die Kommunikationszeit zu verkürzen.

Die Kommunikation zwischen Endgeräten und Gateways wird auf verschiedene Frequenzkanäle und Datenraten verteilt. Bei der Wahl der Datenrate muss ein Kompromiss zwischen Kommunikationsreichweite und Nachrichtendauer gefunden werden. Aufgrund des Wechselspektrumverfahrens treten bei der Kommunikation mit unterschiedlichen Datenraten keine Störungen auf und es werden verschiedene „virtuelle“ Kanäle geschaffen, die die Kapazität des Gateways erhöhen. Die Datenraten von LoRaWAN liegen zwischen 0,3 kbit/s und 50 kbit/s. Um sowohl die Batterielebensdauer für die Endgeräte als auch die gesamte Netzwerkkapazität zu maximieren, nutzt der LoRaWAN-Netzwerkserver für die Datenraten und die HF-Ausgänge der einzelnen Endgeräte adaptive Datenraten.