Das Internet der Dinge (IoT) hat in den letzten Jahren eine rasante Entwicklung erlebt. Eine entscheidende Technologie, die dazu beiträgt, IoT-Anwendungen in der realen Welt zu verwirklichen, ist LoRaWAN. LoRaWAN steht für “Long Range Wide Area Network” und ist ein drahtloses Kommunikationsprotokoll, das speziell für die Vernetzung von batteriebetriebenen Geräten über große Entfernungen entwickelt wurde. In diesem Artikel werfen wir einen genaueren Blick auf LoRaWAN und erklären, wie es funktioniert und welche Rolle Plattformen wie Helium Network und The Things Network (TTN) dabei spielen und wie du es für dein nächstes Projekt einsetzen kannst.
Wie funktioniert LoRaWAN?
LoRaWAN basiert auf der LoRa-Technologie (Long Range), die eine hohe Reichweite von mehreren Kilometern ermöglicht. Es ist so konzipiert, dass es energiesparend ist und somit batteriebetriebene Geräte über mehrere Jahre mit einer einzigen Batterieladung betrieben werden können. Diese Eigenschaften machen LoRaWAN ideal für Anwendungen wie Smart Cities, Industrieautomatisierung, Umweltüberwachung, intelligente Landwirtschaft und vieles mehr.
Das LoRaWAN-Netzwerk besteht aus drei Hauptkomponenten:
- Endgeräte (Nodes): Das sind die IoT-Geräte, die Sensoren oder Aktoren enthalten und Daten sammeln oder steuern. Die Endgeräte kommunizieren über das LoRaWAN-Protokoll und senden ihre Daten über Funk an ein LoRaWAN-Gateway.
- LoRaWAN-Gateways: Diese Gateways sind die Verbindung zwischen den Endgeräten und dem Backend-Server. Sie empfangen die Daten von den Endgeräten und leiten sie an den Backend-Server weiter. Ein einzelnes Gateway kann Daten von mehreren Endgeräten empfangen, die sich in der Reichweite des Gateways befinden.
- Backend-Server: Der Backend-Server ist der zentrale Teil des LoRaWAN-Netzwerks. Er empfängt die Daten von den Gateways, verarbeitet sie und stellt sie den Anwendungen und Benutzern zur Verfügung. Der Backend-Server ist auch für die Sicherheit und Authentifizierung der Kommunikation verantwortlich.
Helium Network: Dezentralisiertes LoRaWAN-Netzwerk
Helium Network ist ein interessantes Beispiel für ein dezentralisiertes LoRaWAN-Netzwerk. Es nutzt die Blockchain-Technologie, um ein globales, verteiltes Netzwerk von LoRaWAN-Gateways aufzubauen. Das Helium-Netzwerk belohnt die Besitzer der Gateways mit Helium-Kryptowährung für die Bereitstellung von Netzwerkabdeckung und das Weiterleiten von Daten. Dieses Anreizsystem hat dazu beigetragen, ein rasches Wachstum des Netzwerks zu ermöglichen, da die Gateways an verschiedenen Standorten installiert werden, um eine flächendeckende Abdeckung zu gewährleisten.
The Things Network (TTN): Community-basiertes LoRaWAN-Netzwerk
The Things Network (TTN) ist ein weiteres bedeutendes LoRaWAN-Netzwerk, das auf der Idee der Community basiert. Es handelt sich um ein globales Netzwerk von LoRaWAN-Gateways, die von Freiwilligen und Unternehmen auf der ganzen Welt betrieben werden. Die Community-Mitglieder stellen ihre Gateways zur Verfügung, um ein offenes und kostenloses LoRaWAN-Netzwerk aufzubauen. TTN fördert die Zusammenarbeit und den Wissensaustausch in der Community, um das Wachstum und die Skalierbarkeit des Netzwerks zu unterstützen.
Warum ist LoRaWAN für Arduino Fans relevant?
LoRaWAN bietet Bastlern die Möglichkeit eigene Nodes auf Basis von Arduino oder ESP32 zu bauen. Es gibt inzwischen etliche kompatiblen LoRaWAN Module und Shields die euch mit ein bisschen Aufwand ermöglichen eigene Wetterstationen oder andere Sensoren ohne Mobilfunkkosten auf große Distanz zu betreiben.