Was ist LoRaWAN und was sind die Unterschiede zwischen LoRa Public und Private

LoRaWAN (Long Range Wide-Area Network) ist ein Kommunikationsprotokoll, das auf dem LoRa-Netzwerk basiert.

Das Ziel von LoRaWAN ist es, die Kommunikation von Informationen zwischen niedrigenergie Geräten (wie batteriebetriebenen Sensoren) und Software in lokalen Netzwerken oder in der Cloud zu ermöglichen. In diesem energiesparenden Ziel ist LoRaWAN speziell dafür ausgelegt, kleine Datenmengen mit einer niedrigen Datenrate zu übertragen. Beispiel: Messung der Umgebungstemperatur alle 15 Minuten.

Eine der Hauptmerkmale des LoRa-Netzwerks ist seine erweiterte Reichweite: Es ist ein drahtloses Netzwerk, das Kommunikation über mehrere Kilometer* ermöglicht.

* In Gebieten mit vielen großen metallischen Hindernissen oder Infrastrukturen ist die Reichweite des Netzwerks begrenzt. Dennoch bleibt sie erheblich größer als die der beliebtesten drahtlosen Netzwerke: Wi-Fi.

Um ein LoRa-Netzwerk einzurichten, sind zwei Arten von Geräten erforderlich:

Die Gateways sind mit einer LoRa-Radioantenne ausgestattet, die es ihnen ermöglicht, Nachrichten von den Sensoren zu empfangen.

Der Zweck des Gateways besteht darin, die von verbundenen Sensoren gesendeten Nachrichten zu empfangen , diese Nachrichten zu dekodieren und dann die dekodierten Daten an die gewünschte Software oder Datenbank zu übermitteln .

LoRaWAN-Nachrichten werden im hexadezimalen Format gesendet. Sensorhersteller stellen technische Dokumentationen zur Verfügung, um diese Rohdaten in verständliche Daten umzuwandeln.

[
   [
      {
         "payload":{
            "d":{
               "XXXXX":{
                  "Val":{
                     "XXXXX:temperature":21.99,
                     "XXXXX:current":0.06,
                     "XXXXX:voltage":4.153
                  }
               }
            },
            "ts":"2024-12-31T10:56:56.063Z"
         }
      }
   ]
]  

Ob öffentlich oder privat, die Architektur des LoRa-Netzwerks bleibt unverändert (siehe vorheriger Abschnitt). Der Hauptunterschied liegt im LoRa-Gateway.

Bei der Einrichtung eines privaten Netzwerks (oder betriebenen Netzwerks) installieren Sie ein privates Gateway, das speziell für diesen Zweck an Ihrem Standort vorgesehen ist. Dieses Gateway ähnelt einem kleinen Computer mit einer LoRa-Empfangsantenne und Netzwerkmanagement-Software, die als LNS (LoRa Network Server) bezeichnet wird. Das LNS dient hauptsächlich dazu, Ihre verschiedenen LoRaWAN-Sensoren und -Geräte mit Ihrem Gateway zu verbinden und die Dekodierung von Paketen zu verwalten.

Integral System arbeitet in Zusammenarbeit mit Advantech, das ein dediziertes industrielles LoRa-Gateway bereitstellt: die Wise-6610. Dieses Gateway besteht aus Metall, ist für den Betrieb zwischen -40 °C und +75 °C ausgelegt und wird vom Hersteller garantiert, was eine industrielle Langlebigkeit gewährleistet. Es verfügt über ein proprietäres LNS von Advantech, für das Integral System technische Dokumentation sowie Unterstützung anbietet.

In der Praxis müssen Sie zum Bereitstellen eines privaten Netzwerks lediglich ein LoRaWAN-Gateway anschließen, das ein LNS enthält.

Sobald das Gateway eingeschaltet ist, kann es die LoRaWAN-Pakete abhören, die über das Netzwerk übertragen werden, das die Antenne erfassen kann.
Der nächste Schritt besteht darin, Ihre Sensoren über das LNS mit Ihrem Gateway zu verbinden und Ihre Paketdecoder so zu konfigurieren, dass die Daten an die Software oder Datenbank Ihrer Wahl umgeleitet werden.

Der Einsatz eines privaten Netzwerks erfordert notwendigerweise den Besitz eines oder mehrerer Gateways (siehe hier den öffentlichen Preis des Wise-6610). Je nach Größe Ihrer Installation und der Anzahl der Sensoren, die Sie bereitstellen möchten, variiert die Gesamtkosten.
Die Nutzung des öffentlichen Netzwerks unterliegt monatlichen Zahlungen, die auf der Anzahl der gekoppelten Sensoren basieren (einige Euro pro Monat und Sensor).

Die Berechnung ist wie folgt: Wenn die jährlichen Kosten des öffentlichen LoRa-Abonnements die Fixkosten eines Gateways erreichen, ist es an der Zeit, die Bereitstellung eines privaten Netzwerks an Ihrem Standort in Betracht zu ziehen.

Die Gesamtkosten für die Bereitstellung des Netzwerks können variieren. Im Allgemeinen ist es notwendig, die Intervention eines industriellen Integrators einzuplanen, der Ihnen in der Regel eine vorläufige Abdeckungsstudie anbietet, um die Anzahl der benötigten Gateways zu bestimmen.

Das öffentliche LoRa-Netzwerk von Orange deckt derzeit 95% der französischen Bevölkerung und mehr als 30.000 Gemeinden ab. Sie können auch hier überprüfen, ob Ihr Gebiet vom öffentlichen Netzwerk abgedeckt ist.

In einigen ländlichen oder sehr dicht besiedelten Gebieten kann die öffentliche Abdeckung unzureichend sein, um die Übertragung Ihrer Daten sicherzustellen. In diesem Fall müssen Sie ein privates Netzwerk bereitstellen.

Der Einsatz eines privaten Netzwerks unterliegt auch einer technischen Einschränkung: dem Bereich, der von dem Gateway abgedeckt wird. Aus diesem Grund wird empfohlen, einen industriellen Integrator einzubeziehen, wenn Sie ein privates LoRa-Netzwerk bereitstellen möchten. Letzterer bietet in der Regel eine Netzabdeckungsstudie an und bestimmt die Anzahl der Gateways, die Sie für Ihr Projekt benötigen.

Wenn die LoRa-Frequenzbänder eingehalten werden, können alle Sensoren unabhängig von der Art des Netzwerks, das Sie haben, verwendet werden. Wenn Ihre Sensoren jedoch von weniger bekannten oder weniger verbreiteten Herstellern in Europa stammen, ist der Datendecoder, der zum Entschlüsseln Ihrer Nachrichten erforderlich ist, möglicherweise nicht auf LiveObjects verfügbar. In diesem Fall bieten wir Entwurf von Datendecodern und deren Integration in LiveObjects für Ihre Sensoren an.

Das Problem ist ähnlich im Fall von privaten Gateways. Integral System bietet jedoch systematisch eine Reihe von Sensoren an, die mit einer Auswahl von industriellen Gateways kompatibel sind, deren Decoder zuvor validiert wurden.

Wenn Ihre Organisation über die notwendigen internen Ressourcen verfügt, um ein Netzwerk und eine IT-Infrastruktur (Edge-Computing, lokale Server, auf Ihrem Netzwerk installierte Software…) zu verwalten, werden Sie beim Einsatz von öffentlichem LoRa auf Probleme mit der Netzwerksicherheit stoßen.

Tatsächlich ist es notwendig, eine Internetverbindung zwischen LiveObjects (Orange) und Ihrer Infrastruktur herzustellen, um Ihre Daten an Ihre Software weiterzuleiten. Der Einsatz eines privaten Gateways, das nur mit Ihrem Netzwerk verbunden ist, befreit Sie von diesem Verbindungsschritt und gewährleistet die Undurchlässigkeit Ihres Netzwerks zum Internet.

In einigen Fällen befindet sich die Software, an die Sie Ihre dekodierten Daten senden möchten, in der Cloud (SaaS). In diesem Fall ist eine Internetverbindung für das Gateway erforderlich. In dieser Situation, wenn Ihre interne Richtlinie es Ihnen nicht erlaubt, Ihr Netzwerk zu nutzen, bieten wir autonome 4G-Router (hier den öffentlichen Preis des ICR-2031 ansehen) an, die eine mobile Internetverbindung bereitstellen und über RJ45 mit Ihrem Gateway verbunden werden.