Was macht ein LoRaWAN-Gateway?

Die rasante Digitalisierung treibt immer weiter neue und aufregende Technologien voran. Eine davon ist das LoRa-Netzwerk, das dank minimaler Anforderungen sogar weiträumige Produktionsanlagen miteinander verbinden kann. Dadurch entstehen völlig neue Einsatzmöglichkeiten, um von allen Vorteilen durch das Internet der Dinge (IoT) profitieren zu können. Eine der wichtigsten Komponenten dabei ist das LoRaWAN-Gateway.
Wir stellen Ihnen in diesem Artikel diesen neuen und modernen Übertragungsstandard vor und welche zentrale Rolle das Gateway dabei spielt. Dann gelingt es Ihnen sprichwörtlich im Handumdrehen, alle wichtigen Sensoren in der Produktionshalle miteinander zu verbinden.

Was bedeutet LoRaWAN genau?

Es handelt sich dabei um einen neuen Übertragungsstandard für Netzwerke, die ein weites Areal abdecken können und dennoch nur sehr wenig Strom verbrauchen. Denn LoRaWAN steht für Long Range Wide Area Network, im Deutschen spricht man deshalb auch von Niedrigenergie-Weitverkehrnetzwerk. Der englische Begriff hat sich jedoch in Deutschland etabliert, so wie auch bei anderen IT-Begriffen nicht unüblich.
Ein komplettes LoRaWAN besteht dabei aus drei wichtigen Komponenten, um Daten erfassen, übertragen und austauschen zu können:
● LoRaWAN-Sensor
● LoRaWAN-Gateway
● LoRaWAN-Server

LoRaWAN-Sensor

Die Datenerfassung beginnt bei den praktischen LoRaWAN-Sensoren, die speziell für den Einsatz im Internet der Dinge entwickelt wurden. Diese kommunizieren über den LoRa-Standard, eine zusätzliche Datenverbindung über Wi-Fi oder LTE ist also nicht notwendig. Sie erfassen die Daten und senden diese an das Gateway, welches letztlich die Verbindung zum Server herstellt.
Dank des niedrigen Stromverbrauchs brauchen diese Sensoren nicht mal einen Anschluss an das Stromnetz. Die eingebaute Batterie hält problemlos mehrere Jahre lang und unter bestimmten Bedingungen sogar 15 Jahre durch. Deswegen eignen sich LoRaWAN-Sensoren immer dort, wo wichtige kleinere Datenmengen erfasst werden müssen, aber keine sonstige IT-Infrastruktur vorhanden ist.

LoRaWAN-Gateway

Das Herzstück des Netzwerks ist das LoRa-Gateway. Es bezieht die Daten vom Sensor und kann diese über eine Datenverbindung (Wi-Fi oder LTE) an den Server weiterschicken. Der große Vorteil dabei ist, dass Sie an ein einziges Gateway unzählige Sensoren anbinden können, die aufgrund des modernen Übertragungsstandards sogar kilometerweit weg sein könnten.
Im Außenbereich sind 5 km eine realistische Erwartung, in einer Produktionshalle sind 500 Meter ein guter Richtwert für die Reichweite des Netzwerks. Zwischenwände und Maschinen zwischen Sensor und Gateway spielen dabei natürlich eine wesentliche Rolle. Dennoch ist die Reichweite um ein Vielfaches höher als bei einem gewöhnlichen Wi-Fi-Netzwerk.

LoRaWAN-Server

Das LoRaWAN-Gateway sammelt also alle Daten der Sensoren und schickt diese dann über eine Internetverbindung zum LoRaWAN-Server. Während Sensor und Gateway zwingend am Einsatzort sein müssen, kann der Server sich überall befinden – im Prinzip sogar in einem anderen Land. Solange es eine Internetverbindung gibt, kann er die Daten erhalten.
Diese jederzeit aktuellen Daten lassen sich dann sammeln, analysieren, bearbeiten und weiterverarbeiten. So können Betriebe die erfassten Daten beispielsweise dazu nutzen, um mithilfe eines Energiemanagementsystems den Verbrauch zu optimieren. Besonders in Zeiten steigender Energiepreise kann das oftmals ein entscheidender Faktor für die langfristige Wettbewerbsfähigkeit sein.

Was ist der Unterschied zwischen LoRa und LoRaWAN?

Oftmals werden diese zwei Begriffe durcheinander gebracht, doch der Unterschied lässt sich sehr einfach erklären. LoRa steht lediglich für den Übertragungsstandard, der eine hohe Reichweite bei niedrigstem Stromverbrauch garantiert. Dieser Standard kommt auch nur bei der Übertragung zwischen Sensor und LoRaWAN-Gateway zum Einsatz. Das Weiterversenden geschieht nämlich über das Internet.
LoRaWAN bezeichnet hingegen nicht nur den Standard, sondern beschreibt ein ganzes Netzwerk, das sich diesen zunutze macht. Es handelt sich also um eine Kombination aus Sensoren, Gateway(s) und Server, die dank des LoRa-Standards aktuelle Daten erfassen, übertragen und bereitstellen. Obwohl Gateway und Server in diesem Fall nicht mehr LoRa zur Übertragung einsetzen, gehört der Server in der Regel zum Gesamtbild des Netzwerks dazu.

Anwendungsbeispiel eines LoRaWAN

Ein LoRaWAN eignet sich hervorragend, um sich durch das Internet der Dinge (IoT) in Produktionshallen nutzbar zu machen. Das ist auch einer der wesentlichen Einsatzzwecke für die sparsamen Sensoren mit großer Reichweite. Dabei reicht meistens schon ein einzelnes LoRaWAN-Gateway, um eine riesige Halle mit vielen Sensoren abdecken zu können.
Auf diese Weise lassen sich zahlreiche Parameter jederzeit in Echtzeit erfassen und anpassen. Möchten Sie beispielsweise den Strombedarf aller Maschinen in der Halle ermitteln, dann können Sie das natürlich auf die altmodische Methode machen. Dazu lesen Sie den Verbrauch händisch einzeln aus und addieren ihn dann zum Gesamtverbrauch. Doch mit einem LoRaWAN funktioniert das schneller, digitaler und zuverlässiger.
Sie können auf einfache Weise alle Maschinen mit einem LoRaWAN-Sensor ausstatten, der dann direkt und jederzeit aktuelle Daten zum Stromverbrauch erfasst und an das Gateway schickt. Dieser leitet die Daten an den Server weiter und Sie können anschließend darauf zugreifen. Es ist also ein komplett automatisierter Prozess, der stets aktuellste Daten garantiert. Anschließend können Sie die Daten auswerten und den Verbrauch entsprechend optimieren.

Vergleich mit anderen, ähnlichen Technologien

Im direkten Vergleich zu anderen Technologien der Datenübertragung trumpft LoRaWAN mit niedrigstem Verbrauch bei höchster Reichweite auf. Gängige Alternativen wie WLAN, Bluetooth oder sogar das neuere Zigbee kommen unter realen Bedingungen in einer Halle oft auf lediglich 100 Meter oder weniger, während ein LoRaWAN mindestens 500 Meter erreicht.
Zudem ist die Installation von LoRaWAN-Sensoren praktisch überall möglich, denn Sie benötigen weder eine Internetverbindung noch einen Stromanschluss. Das macht die Installation sowohl denkbar einfach als auch wesentlich günstiger, als beispielsweise alle Maschinen mit einem Sensor auf WLAN-Basis nachzurüsten. Die Wartung beläuft sich dabei meistens auf ein absolutes Minimum und der Sensor funktioniert über Jahre hinweg zuverlässig.
Diese Vorteile führen letztlich auch dazu, dass die Kosten bei Installation und dem langjährigen Betrieb weitaus niedriger sind. Es sind keine großen Investitionen in eine IT-Infrastruktur notwendig, Sie brauchen oft nur ein einziges Gateway, um alle Sensoren zu verbinden. Der Server kann hingegen überall laufen, sogar in einer (privaten) Cloud. Dementsprechend flexibel kann diese Lösung eingesetzt werden.

LoRaWAN und das IoT – Berg Energie als zuverlässiger Partner

Wenn Sie Ihren Betrieb frühzeitig und kostengünstig für das Internet der Dinge fit machen möchten, dann ist LoRaWAN genau die richtige Technologie dafür. Das LoRaWAN-Gateway steht dabei im Zentrum des Systems, weil es die Daten der Sensoren erfasst und es danach an den Server überträgt. Dadurch haben Sie als Nutzer jederzeit und von überall Zugriff auf aktuellste Daten, ohne diese jedes Mal händisch erfassen zu müssen.
Berg Energie kann Sie als zuverlässiger Partner zum Einsatz von LoRaWAN beraten und Ihnen zeigen, wie Sie dank des modernen Standards wichtige Daten in Ihrer Produktion erfassen und auswerten können.

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Quellen:

https://www.vivavis.com/loesungen/quartiere/iot-netzwerk-und-plattform/
https://www.thethingsnetwork.org/docs/gateways/
https://energie.blog/steigende-strompreise-drohen-produzierendes-gewerbe-zu-ruinieren
https://www.lora-wan.de/
https://www.tuv.com/germany/de/lora-alliance-zertifizierungsprogramm.html
https://lora-alliance.org/