Skip to content

LoRaWAN® einfach erklärt

open bmonc® know-how.
LoRaWAN Kommunikation - einfach erklärt.

Funktionsweise der LoRaWAN Gateways. 

Allgemein gesagt dient ein LoRaWAN Gateway dazu, eine drahtlose Kommunikation zwischen LoRaWAN-Endgeräten, auch Nodes genannt, und einem LoRaWAN-Netzwerkserver (LNS) herzustellen. Es ist sozusagen die Verbindungskomponente zwischen beiden und damit eine wichtige Teilkomponente einer LoRaWAN-Funknetz-Infrastruktur. Ohne Gateway(s) können die Sensordaten nicht an den LoRaWAN-Netzwerk-Server und andere Cloud-Anwendungen übertragen werden. LoRaWAN Gateways stellen eine zuverlässige und sichere Kommunikation zum LNS her und skalieren gut um Massendaten zu transportieren.

Wie funktioniert die Kommunikation zwischen Endgeräten und Gateway?

Das Gateway empfängt Funksignale von den LoRaWAN-Endgeräten (Nodes) und leitet sie an den LoRaWAN-Netzwerkserver weiter (Uplink). Gleichzeitig sendet das Gateway Daten vom Netzwerkserver an die Endgeräte zurück (Downlink). Für die Kommunikation mit den Endgeräten bzw. LoRaWAN-Sensoren verwendet das Gateway das LoRaWAN-Protokoll. Die Verbindung vom Gateway (Funk-Basisstationen) zum Netzwerkserver (LNS) wiederum erfolgt entweder über Ethernet, WLAN oder LTE (4G). Dabei ist ein Gateway in der Lage, Daten von Tausenden von Sensoren zu empfangen.

Sicher durch Ende-zu-Ende-Verschlüsselung.

Authentifizierung und Verschlüsselung sind obligatorisch. Im Gegensatz zu vielen anderen IoT-Technologien bietet die LoRaWAN-Spezifikation Anwendungsanbietern bereits eine dedizierte Ende-zu-Ende-Verschlüsselung. Die Daten werden komplett verschlüsselt übertragen. Zum Einsatz kommt hierbei eine AES-Verschlüsselung entsprechend den Sicherheitsmaßnahmen für drahtlose Netzwerke nach IEEE 802.15.4.

Die Spezifikation definiert zwei Schichten der Kryptographie:

  • Verwendung eines eindeutigen 128-Bit-Netzwerksitzungsschlüssels, der vom Endgerät und Netzwerkserver gemeinsam genutzt wird (NwkSKey).
  • Verwendung eines eindeutigen 128-Bit-Anwendungssitzungsschlüssels (AppSKey), der Ende-zu-Ende auf Anwendungsebene gemeinsam genutzt wird.

LoRaWAN – Indoor- und Outdoor-Gateways.

Indoor-Gateways sind für den Einsatz in geschlossenen Räumen konzipiert. Sie sind meist etwas kleiner und leichter zu installieren als Outdoor-Gateways, vergleichbar mit WLAN-Access-Points. Indoor-Gateways bieten eine begrenzte Reichweite, die von der Gebäudegeometrie und der verwendeten Baumaterialien beeinflusst wird.

Outdoor-Gateways hingegen sind für den Einsatz im Freien und zur Flächenversorgung ausgelegt. Sie sind robuster, wetterfest und bieten eine größere Reichweite als Indoor-Gateways. Outdoor-Gateways werden häufig zur flächendeckenden Netzabdeckung installiert. Hierbei sind sie in der Lage, Daten von Sensoren über größere Entfernungen und auch unter schwierigen Umgebungsbedingungen zu empfangen.

Die Wahl des richtigen Gateway-Typs hängt von den Anforderungen des jeweiligen Einsatzgebietes ab.

Ihre Vorteile

  • Energieeffizient – Die meiste Zeit befindet sich der Sensor im Schlafmodus und wacht nur für eine Messung und eine Übertragung über LoraWAN auf.
  • große Reichweite – LoRaWAN-Sensoren können Daten kilometerweit im freien Feld senden. In Städten ist die Reichweite dank der LoRa-Modulation, die immuner gegen Störungen ist, eine höhere Reichweite als WiFi oder BLE.
  • Niedrige Kosten – LoRaWAN-Sensoren sind einfache Geräte und kostengünstig. Die Netzwerk- und Betriebskosten sind in den open bmonc® Plattformkosten inkludiert.