LoRa und LoRaWAN: Anwendungen
Mit einem LoRaWAN können verschiedene Anwendungen im Bereich des IoT (Internet of Things) umgesetzt werden. Hier sind einige Beispiele:
Smart City
In Städten können LoRaWAN-basierte Sensoren eingesetzt werden, um Daten über Umweltbedingungen wie Luftqualität, Lärmbelastung, Temperatur und Feuchtigkeit zu erfassen. Diese Daten können zur Verbesserung der Stadtplanung, zur Steigerung der Energieeffizienz und zur Verbesserung der Lebensqualität der Bürger beitragen.
Smart Farming
In der Landwirtschaft können LoRaWAN-Sensoren eingesetzt werden, um Daten über Bodenfeuchtigkeit, Wetterbedingungen und andere wichtige Parameter zu sammeln. Diese Daten können dazu beitragen, die Bewässerung und den Pflanzenschutz zu optimieren und den Ernteertrag zu steigern.
Asset Tracking
LoRaWAN-Netzwerke können verwendet werden, um Geräte und Objekte zu verfolgen. Das kann in der Logistik, im Einzelhandel, in der Produktion und in anderen Branchen genutzt werden, um die Effizienz der Lieferkette und das Asset-Management zu verbessern.
Smart Building
Zum Gebäudemanagement können Sensoren eingesetzt werden, um Daten über die Temperatur, Luftqualität und Beleuchtung zu sammeln. Diese Daten können verwendet werden, um die Energieeffizienz und den Komfort in Gebäuden zu verbessern.
Gesundheitswesen
Sensoren können in medizinischen Geräten und Wearables eingesetzt werden, um Daten wie Körpertemperatur, Blutdruck und Pulsrate zu erfassen. Diese Daten können zur Überwachung der Gesundheit von Patienten und zur frühzeitigen Erkennung von Gesundheitsproblemen beitragen.
Vergleiche mit anderen Funktechniken
Dem Bereich LPWAN (Low Power WAN) sind die Funktechniken von Sigfox (UNB) und Semtech (LoRa) zuzuordnen.
Vergleich: LoRaWAN vs. Mobilfunk
Vorteile von LoRaWAN im Vergleich zu Mobilfunk:
- Offener Funkstandard: LoRa selber ist zwar eine proprietäre Funktechnik, allerdings existiert mit der LoRaWAN-Spezifikation ein offenes System mit dem jeder ein eigenes IoT- oder M2M-Netzwerk mit bidirektionaler Kommunikation betreiben kann. Alternativ besteht die Möglichkeit eine Community-basierte Lösung zu nutzen, wenn deren LoRa-Gateways am eigenen Standort verfügbar sind.
- Niedriger Energieverbrauch: LoRaWAN-Endgeräte können einen sehr niedrigen Energieverbrauch haben und können daher für lange Zeit mit Batterien betrieben werden, wodurch manche Anwendungen erst möglich werden.
- Geringe Kosten: LoRaWAN ist in der Regel kostengünstiger im Vergleich zu Mobilfunk. Die Infrastruktur für LoRaWAN-Netzwerke ist relativ einfach und preiswert aufzubauen. Kosten durch Mobilfunktarife fallen keine an.
Nachteile von LoRaWAN im Vergleich zu Mobilfunk:
- Begrenzte Bandbreite: LoRaWAN hat nur eine wenige Kilobyte große Bandbreite im Vergleich zu Mobilfunk. Das bedeutet, dass LoRaWAN für Anwendungen, die eine hohe Datenübertragungsrate erfordern, nicht geeignet ist.
- Eingeschränkte Zuverlässigkeit: LoRaWAN arbeitet in Frequenzbereichen, die der Allgemeinzuteilung unterliegen. Insbesondere in dicht besiedelten Gebieten nimmt die Nutzung und der Datenverkehr anderer Teilnehmer zu. Es kann sein, dass Daten aufgrund eines hohen Datenaufkommens nicht übertragen werden.
- Eingeschränkte Mobilität: LoRaWAN ist nicht so mobil wie Mobilfunk, was bedeutet, dass es nicht ideal für Anwendungen ist, bei denen Geräte sich ständig bewegen und gleichzeitig eine Funkverbindung möglich sein muss.
- Kein Voice-Support: Über ein LoRaWAN kann keine Sprache übertragen werden. Telefonie-Anwendungen funktionieren damit nicht.
Trotz der Nachteile kann ein eigenes LoRaWAN eine Alternative oder Ergänzung zum klassischen Mobilfunknetz sein.
Vergleich: LoRaWAN vs. WLAN
Vorteile von LoRaWAN im Vergleich zu WLAN:
- Große Reichweite: LoRaWAN ermöglicht eine größere Reichweite als WLAN. Ein einzelnes LoRa-Gateway kann eine Abdeckung von mehreren Kilometern erreichen, was für viele IoT-Anwendungen von Vorteil ist.
- Niedriger Energieverbrauch: LoRaWAN-Endgeräte haben einen sehr niedrigen Energieverbrauch und können daher für lange Zeit mit Batterien betrieben werden, wodurch viele Anwendungen wie Smart City, Smart Farming und Industrie 4.0 erst möglich sind.
Nachteile von LoRaWAN im Vergleich zu WLAN:
- Begrenzte Bandbreite: LoRaWAN bietet hat nur eine begrenzte Bandbreite im Vergleich zu WLAN. Das bedeutet, dass es für Anwendungen, die eine hohe Datenübertragungsrate erfordern, nicht geeignet ist.
- Eingeschränkte Flexibilität: LoRaWAN ist nicht so flexibel wie WLAN, was bedeutet, dass es für Anwendungen, die eine dynamische Netzwerkarchitektur erfordern, wie z. B. bei großen Veranstaltungen, nicht geeignet ist.
Vergleich: LoRaWAN vs. Sigfox
Sigfox ist ein kommerzieller Netzbetreiber, der in allen Ländern Basisstationen für ein LPWAN aufbaut und betreibt. Meist positioniert Sigfox diese auf Masten neben denen von Mobilfunkanbietern.
Sigfox und LoRaWAN nutzen den selben Frequenzbereich (868 MHz) und haben eine ähnliche Aufgabenstellung: kleine Datenpakete über große Distanzen zu übertragen. Die Nutzlast darf bei Sigfox maximal 12 Byte groß sein. Das ist sehr wenig, dafür ist der Dienst preislich sehr attraktiv.
Für wen ist ein LoRaWAN geeignet?
LoRaWAN eignet insbesondere für:
- Unternehmen mit einem größeren Standort
- Unternehmen mit mehreren, aber überschaubarer Anzahl von Standorten
- Verbund-Organisationen, die mehreren lokalen Unternehmen einen IoT-Service bieten möchten, die über relativ viele Endgeräte bzw. Sensoren verfügen.
Ob sich ein eigenes LoRaWAN rechnet, hängt stark von der Anwendung, der Anzahl der Geräte, der benötigten Reichweite und den Standorten ab, die für die LoRaWAN-Infrastruktur genutzt werden können. Die Anschaffungs- und Betriebskosten sind nicht viel höher, als bei WLAN. Ist ein Gateway in Betrieb genommen, erschließen sich in einem industriellen Umfeld viele Möglichkeiten, innerbetriebliche Abläufe mit sensorischer Datenerfassung zu unterstützen.
Selbst für private Smart-Home-Anwender kann ein eigenes LoRaWAN interessant sein. Ein eigenes Gateway, wenn das überhaupt notwendig ist, gibt es für etwa 100 Euro, womit auch größere Entfernungen als mit WLAN oder andere Smart-Home-Funktechniken überbrückbar sind.
Übersicht: LoRa und LoRaWAN
- LoRa und LoRaWAN: Grundlagen
- LoRa und LoRaWAN: Architektur
- LoRa und LoRaWAN: Netzwerke
- LoRa-Funktechnik
- LoRa-Endgeräte-Klassen (A, B und C)
- LoRa-Endgeräte-Aktivierung (ABP vs. OTAA)
Weitere verwandte Themen:
- Internet der Dinge / Internet of Things (IoT)
- IoT-Funksysteme
- LPWAN - Low Power Wide Area Network
- TTN - The Things Network
IoT mit dem Raspberry Pi Pico mit LoRa, LoRaWAN und The Things Network (TTN)
- Raspberry Pi Pico: Daten an das TTN-LoRaWAN mit LoRa-Modul RAK3272S senden
- Raspberry Pi Pico: Daten an das TTN-LoRaWAN mit LoRa-Modul RAK4200 senden
Elektronik-Set LoRa Edition
Leichter Einstieg in LoRa mit The Things Network (TTN)
Mit dem Elektronik-Set LoRa Edition kannst Du Dein eigenes IoT-Endgerät bauen und mit Deinem eigenen LoRaWAN oder dem LoRaWAN von The Things Network (TTN) verbinden. Als Basis dient das LoRa-Modul RAK3272S Breakout Board von RAK Wireless. Wahlweise kannst Du das LoRa-Modul mit einen Mikrocontroller oder einem PC steuern.
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Die Kommunikationstechnik-Fibel ist ein Buch über die Grundlagen der Kommunikationstechnik, Übertragungstechnik, Netze, Funktechnik, Mobilfunk, Breitbandtechnik und Voice over IP.
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