LoRaWAN®
LoRaWAN® – kurz für Long Range Wide Area Network – beschreibt die Netzwerkstruktur und das verwendete Protokoll, um eine standardisierte Kommunikation zwischen Netzwerkteilnehmern zu gewährleisten. LoRaWAN® gewährleistet den herstellerunabhängigen Einsatz von Lösungen innerhalb eines Netzwerkes oder über verschiedene Netzwerke hinweg und ermöglicht die einfache Integration neuer Lösungen in bestehende Infrastrukturen.
LoRa®
LoRa® bezeichnet die für die Datenübertragung verwendete Funktechnologie, also die grundlegende Art der Kommunikation. Ein spezielles Modulationsverfahren für die Übertragung von Informationen sorgt für eine problemlose Kommunikation und schützt vor Störungen, die in anderen Systemen – z.B. durch gleichzeitig sendende Sensoren – auftreten können.
Basisinformationen:
Ursprünglich für das Internet of Things (IoT) entwickelt, wird die Funktechnologie LoRaWAN® zunehmend auch von Städten, Kommunen, Liegenschaftsverwaltern und Energieversorgern vorangetrieben. Auch in Smart Cities spielt sie eine wichtige Rolle. Als Alternative zu anderen Funksystemen wie z.B. Zigbee oder Bluetooth® bietet sich LoRaWAN® vor allem dort als leistungsstarke Lösung an, wo große Reichweiten und hohe Wirtschaftlichkeit wesentlich sind.
Die Anwendungsbereiche von LoRaWAN® in Gebäudeautomation und Monitoring sind vielseitig. Insbesondere für weniger zeitkritische Anwendungen wie Temperatur- oder Feuchtigkeitsmessungen ist LoRaWAN® jedoch eine ausgesprochen leistungsstarke Lösung. Aus Betreibersicht überzeugend sind die Einhaltung hoher Sicherheitsstandards durch eine doppelt verschlüsselte Datenübertragung sowie die Möglichkeit zur europaweiten Nutzung ohne Anfallen von Lizenzkosten. Das LoRaWAN®-Produktportfolio von Thermokon bietet die Flexibilität, zwischen batteriebetriebenen und kabelgebundenen Sensoren mit analogen Signalausgängen und LoRaWAN®-Schnittstelle zu wählen. Im Batteriebetrieb sorgt die hohe Energieeffizienz der Sensoren für einen äußerst wartungsarmen Betrieb über viele Jahre.
Dass LoRaWAN® weltweit starken Zuspruch findet, liegt in den vielseitigen Anwendungsmöglichkeiten und Chancen dieser in der Gebäudeautomation noch recht jungen Technologie begründet. So bietet LoRaWAN® nicht nur enorme Einsparpotenziale durch seine geringen Kosten für den Netzwerkaufbau, sondern leistet darüber hinaus einen maßgeblichen Beitrag zur kosteneffizienten Nutzung in zahlreichen Anwendungsgebieten.
Neben der klassischen Integration von Sensoren in die Regelung von bspw. Lüftungsanlagen bietet die LoRaWAN®-Schnittstelle die Möglichkeit, Livedaten unabhängig von Automatisierungssystemen in eine Cloud zu senden, bspw. als Datengrundlage für vorbeugende Wartung.
Funktionsprinzip:
Ein LoRaWAN®-Netzwerk besteht im Regelfall aus drei Komponenten: Endgeräten (meist Sensoren), Gateways zum Empfangen und Übermitteln der aufgezeichneten Messwerte sowie ein Netzwerkserver, der zwecks Weiterverarbeitung und Visualisierung mit den Daten gespeist wird:
Schritt 1 – Endgeräte (Sensoren):
Sind z. B. LoRaWAN® Sensoren, die Messwerte erfassen und AES128 verschlüsselt an ein Gateway senden.
Schritt 2 – Gateways:
Empfangen die Daten der verschiedenen Endgeräte und geben diese (noch immer verschlüsselt) an den Netzwerkserver (Standard-IP-Verbindung) weiter. Jedes Gateway gibt alle empfangenen Daten an den Netzwerkserver weiter. So können einige hundert bis ca. 1.000 Funksensoren über ein Gateway angebunden werden. Um flächenmässig größere Bereiche abdecken zu können werden mehrere Gateways mit dem gleichen Netzwerkserver verbunden.
SYSTEMARCHITEKTUR: Cloud
Schritt 3 – Netzwerkserver:
Der zentrale LoRaWAN® Netzwerkserver wird mit den gesammelten Daten seiner Gateways gespeist und verarbeitet die Daten weiter. Doppelt empfangene Daten werden im Netzwerkserver verworfen. Im Netzwerkserver werden die Daten entschlüsselt und an den jeweiligen Applikationsserver weitergegeben.
Schritt 4 – Applikationsserver:
Der Applikationsserver dekodiert die gesendeten Daten und wandelt diese bspw. nach BACnet um. Typische Anwendungen sind auch Visualisierungslösungen der Daten (Dashboard).
SYSTEMARCHITEKTUR: GLT
Netzwerkserver in Gateway integriert.
Schritt 3 – Gebäudeleittechnik (GLT):
Integration in Gebäudemanagementsysteme bspw. über BACnet IP, Modbus TCP/IP, ...
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