LoRa (Long Range).) ist eine Funkübertragungstechnologie, die entwickelt wurde, um IoT-Sensoren die Kommunikation über große Entfernungen bei geringem Energieverbrauch zu ermöglichen.

Im Gegensatz zu zellularen Netzwerken verwendet LoRa eine Modulation, die auf dem Chirp-Spread-Spectrum (CSS) basiert, was eine höhere Störungsresistenz und eine effiziente Übertragung in komplexen Umgebungen (Industrie, Städte, Landwirtschaft) gewährleistet, insbesondere wenn die Signale von strategisch platzierten Antennen weitergeleitet werden, ohne dass eine ständige Internetverbindung erforderlich ist.

LoRa zeichnet sich auch durch die Möglichkeit aus, ein privates Netzwerk einzurichten. Ein Unternehmen kann seine eigenen LoRaWAN-Gateways installieren und seine Kommunikation verwalten, ohne von einem Drittanbieter abhängig zu sein. Diese Flexibilität ist ein großer Vorteil für Branchen, die eine zuverlässige und unabhängige Konnektivität benötigen.

Die Unterscheidung zwischen LoRa und LoRaWAN beruht auf ihrer Funktion in Kommunikationsnetzen für vernetzte Objekte. LoRa ist die Funktechnologie, die für die Übertragung über große Entfernungen sorgt, während LoRaWAN das Kommunikationsprotokoll ist, das den Austausch zwischen Sensoren und Servern strukturiert und sichert. Mit LoRaWAN können Daten verschlüsselt, organisiert und effizient an die angeschlossenen Plattformen übertragen werden, ohne dass eine ständige Internetverbindung erforderlich ist.

Obwohl das LoRaWAN-Netzwerk einen großen Teil des französischen Territoriums abdeckt, sind einige ländliche oder abgelegene Gebiete immer noch schlecht versorgt. Für Unternehmen und Kommunen, die in diesen Gebieten eine Verbindung für ihre vernetzten Objekte benötigen, gibt es mehrere Alternativen.

Es gibt verschiedene Technologien, die es ermöglichen, kommunizierende Objekte in Gebieten zu verbinden, in denen kein oder nur ein unzureichendes LoRaWAN-Netzwerk vorhanden ist. Einige Lösungen, wie die Einrichtung privater LoRa-Netze, erfordern die Hinzufügung geeigneter Gateways, während andere, wie NB-IoT oder LTE-M, auf einer bestehenden zellularen Infrastruktur beruhen.

Diese IoT-Lösung ist eine Kommunikationstechnologie für vernetzte Objekte mit geringem Stromverbrauch und großer Reichweite, die auf einer proprietären globalen Infrastruktur läuft. Im Gegensatz zu LoRa, das in privaten Netzwerken eingesetzt werden kann, ist diese Technologie auf einen einzigen Betreiber angewiesen und benötigt ein abgedecktes Gebiet, um zu funktionieren.

Mit einer Präsenz in mehr als 70 Ländern ist Sigfox ideal für vernetzte Geräte, die nicht häufig Daten senden müssen (Logistikverfolgung, Umweltsensoren, Telemetrie).

Dieses Netzwerk nutzt eine Radiomodulationstechnologie namens Ultra Narrow Band (UNB), die es ermöglicht, Signale in sehr schmalen Frequenzbändern zu senden. Dies garantiert eine hohe Robustheit gegenüber Interferenzen und eine effiziente Übertragung über große Entfernungen bei geringem Energieverbrauch.

Dieses Kommunikationsprotokoll basiert auf einem mehrheitlich unidirektionalen Modell, bei dem die Sensoren ihre Daten an die Basisstationen senden, aber nur sehr wenige Anweisungen zurückerhalten können. Dies ist besonders geeignet für periodische Messungen und angeschlossene Objekte, die eine mehrjährige wartungsfreie Autonomie benötigen und gleichzeitig eine sichere Übertragung der Informationen gewährleisten.

Der Datendurchsatz ist sehr gering (12 Bytes pro Nachricht, bis zu 140 Nachrichten pro Tag) und das Netzwerk ist proprietär, so dass es keine Möglichkeit gibt, eine private Infrastruktur aufzubauen. Es eignet sich daher besonders für Anwendungen, die wenig Kommunikation und geringe Kosten erfordern, kann aber für fortgeschrittenere Anwendungen, die einen regelmäßigen bidirektionalen Austausch erfordern, eine Einschränkung darstellen.

LoRaWAN und Sigfox werden oft verglichen, da sie ähnliche Zwecke verfolgen: die Verbindung von vernetzten Objekten über große Entfernungen und mit geringem Stromverbrauch. Es gibt jedoch einige grundlegende Unterschiede zwischen diesen Technologien.

LoRaWAN ist flexibler und eignet sich für private Netzwerke, die eine hohe Interaktivität erfordern, mit der Möglichkeit, lokale Antennen hinzuzufügen, um die Abdeckung zu verbessern, während Sigfox einfach zu installieren und ideal für Geräte ist, die nur wenige Daten senden.

Was sind die Hauptanwendungsfälle des LoRa-Netzwerks?

Das LoRa-Netzwerk ist besonders für Umgebungen geeignet, die eine große Reichweite und einen geringen Energieverbrauch erfordern. Es wurde schnell in mehreren strategischen Sektoren eingesetzt, insbesondere für industrielle Anwendungen, Infrastrukturmanagement und die Optimierung des Energieverbrauchs.

In der Industrie wird die LoRa-Technologie für die Überwachung von Anlagen und die vorausschauende Wartung eingesetzt. Durch die Überwachung von Anlagen können Ausfälle vorhergesehen und die Verwaltung von Lagerbeständen oder technischen Eingriffen optimiert werden.

Im weiteren Sinne kann LoRa in vielen Bereichen eingesetzt werden, in denen Verbindungen mit großer Reichweite und geringem Stromverbrauch von strategischer Bedeutung sind, wie z.B. in der städtischen Infrastruktur, in der Landwirtschaft oder im Gesundheitswesen. Beispielsweise wird LoRa in einigen Gebieten eingesetzt, um Parkplätze zu optimieren, die Luftqualität zu überwachen oder die Straßenbeleuchtung zu steuern. In der Landwirtschaft erleichtert LoRa die Überwachung von Kulturen, das Management der Bewässerung oder die Überwachung von Herden. LoRa kann auch für die Fernüberwachung von Patienten über angeschlossene medizinische Geräte verwendet werden.

Schließlich profitieren auch Logistik und Transport in hohem Maße von dieser Technologie. LoRa ermöglicht die Verfolgung von Waren über die gesamte Lieferkette hinweg, wodurch eine bessere Rückverfolgbarkeit und eine Optimierung der Routen gewährleistet wird, um Kosten und Zeit zu sparen.

Welche Herausforderungen bringt der Aufbau des LoRa-Netzwerks mit sich?

Während LoRa unbestreitbare Vorteile bietet, müssen einige Einschränkungen berücksichtigt werden, um einen effektiven Einsatz zu gewährleisten.

Eine der ersten Herausforderungen ist die Interoperabilität. Obwohl LoRaWAN ein offenes Protokoll ist, wird es in den verschiedenen Ländern und von den Betreibern unterschiedlich angenommen. Es muss sichergestellt werden, dass die Geräte und die Software kompatibel sind, um technische Einschränkungen zu vermeiden.

Die Netzabdeckung ist ein weiterer entscheidender Faktor. Während große Ballungsräume gut versorgt sind, können ländliche oder industrielle Gebiete schlecht versorgt sein. Um dieses Problem zu lösen, setzen einige Unternehmen private LoRaWAN-Gateways ein, was eine zusätzliche Investition darstellt.

Kasten: Sicherheit und Datenschutz im LoRa-Netzwerk

Die Sicherheit der Übertragungen ist ein Schlüsselaspekt bei der Einführung von LoRa. Obwohl das LoRaWAN-Protokoll eine Verschlüsselung der Daten beinhaltet, müssen mehrere Risiken antizipiert werden:

• Verwundbarkeit von Sensoren: LoRa-verbundene Objekte werden oft im Freien eingesetzt und können physisch kompromittiert werden. Es ist wichtig, ihren Zugang und ihre Updates zu sichern.
• Schutz von Gateways: Ein schlecht konfiguriertes Gateway kann zu einer Sicherheitslücke werden. Es wird empfohlen, die Authentifizierung zu verstärken und diese Geräte vom Rest des Netzwerks zu isolieren.
• Verschlüsselung der Daten : LoRaWAN verwendet AES-128, um den Austausch zu schützen, aber Angriffe bleiben möglich, wenn die Schlüssel nicht gut verwaltet werden.
• Verhinderung von Wiederholungsangriffen: Einige Konnektivitätsprotokolle sind anfällig für Wiederholungsangriffe, bei denen ein Signal abgefangen und erneut gesendet wird, um das System zu täuschen. LoRaWAN enthält Frame-Zähler, um solche Szenarien zu verhindern.

Die Implementierung eines Sicherheitsplans für vernetzte Objekte, die die LoRa-Technologie verwenden, ist von entscheidender Bedeutung, insbesondere wenn sie sensible Informationen über große Entfernungen übertragen, um die Integrität und Vertraulichkeit der Kommunikation zu gewährleisten.

Schließlich wirft die schnelle Entwicklung der Technologien die Frage auf, ob LoRa angesichts des Aufkommens von Alternativen wie 5G oder NB-IoT langfristig Bestand haben wird. Unternehmen müssen die Relevanz ihrer Technologiewahl im Hinblick auf ihre langfristigen Bedürfnisse und die Entwicklung des Marktes prüfen.

Die Wahl einer Konnektivitätslösung hängt von mehreren Kriterien ab:

• Abdeckungsgebiet: Prüfen Sie, ob LoRaWAN das Nutzungsgebiet abdeckt oder ob eine Alternative in Betracht gezogen werden muss.
• Energieverbrauch: LoRa ist ideal für Sensoren, die eine längere Autonomie benötigen.
• Umfang der zu übertragenden Daten: Wenn eine hohe Datenrate erforderlich ist, können Technologien wie LTE-M oder 5G besser geeignet sein.
• Kosten der Einrichtung: Ein privates LoRa-Netzwerk kann teurer in der Einrichtung sein, aber auf lange Sicht rentabel.

Bevor Sie sich für LoRa oder eine Alternative entscheiden, wird empfohlen, eine Prüfung des Konnektivitätsbedarfs durchzuführen, um die beste Lösung zu bewerten.

Für weitere Informationen finden Sie hier einige nützliche Ressourcen :

• Interaktive Karten der LoRa-Abdeckung in Frankreich und anderen Ländern.
• Offizielle Leitfäden der LoRaWAN Alliance zu den technischen Besonderheiten des Netzwerks.
• Fallstudien von Unternehmen, die LoRaWAN erfolgreich implementiert haben.