LoRa Grundlagen

In diesem Artikel werden wir uns die LoRa Funktechnologie und den Einsatz im Smart-Home Umfeld ansehen.

LoRa bezeichnet das von Semtech entwickelte Low-Power-Wireless-Netzprotokoll, mit dem eine stromsparende (Lo) und weitreichende Datenübertragung (Ra) ermöglicht wird. LoRa verwendet ein proprietäres und patentiertes Übertragungsverfahren, welches auf dem Chirp Spread Spectrum Modulationsverfahren basiert. Mit dem folgenden Symbolen werden die Vorteile des LoRa-Protokolls dargestellt:

  • Geringer Stromverbrauch und dadurch längere Batterielaufzeiten (je nach Anwendung und Modus (deep sleep) sogar bis zu mehreren Jahren)
  • Hohe Reichweite (ländliche Gebiete bis zu 15 Km)
  • Geeignet für kleine Datenpakete (z.B. Sensorinformationen)

LoRa wurde primär für statische Sensor-Anwendungen entwickelt, mit denen Sensordaten ausgelesen und ausgetauscht werden können. LoRa kann z.B. in folgenden Bereichen eingesetzt werden:

  • Smart City
  • Smart Farming
  • Smart Home

Die LoRa-Funktechnik eignet sich, wie oben schon erwähnt, für kleine Datenmengen, niedrige Datenraten und hohe Reichweiten. Ein klassisches Anwendungsbeispiel wäre z.B. die Übertragung von Sensordaten, welche von einem Standort ohne Internet-Anbindung übermittelt werden sollen. Im folgenden Beispiel wird der Datentransfer zwischen einem Sensor auf dem Feld und dem entfernten Wohnhaus dargestellt.

Frequenzen

Für die LoRa-Technik stehen je nach Kontinent verschiedene Frequenzbänder zur Verfügung.

  • 433 MHz – Asien
  • 868 MHz – Europa
  • 915 MHz – Nordamerika

In Deutschland wird das 868 MHz Frequenzband eingesetzt.

Topologien

LoRa unterstützt verschiedene Topologien. Neben der klassischen Point to Point Verbindung, bei dem zwei Geräte miteinander kommunizieren, gibt es zudem die Möglichkeit ein Network von Nodes zu implementieren.

Point to Point

Network

Smart-Home Anwendungsbeispiele

Auch im Smart-Home Umfeld eignet sich der Einsatz der LoRa-Technik. So können z.B. Temperatur, Feuchtigkeit oder die Helligkeit von einem Sensor im Garten per LoRa an die Smart-Home Steuerung übertragen werden. Hierzu bieten sich relativ günstige Arduino-Lösungen an, auf die ich weiter unten im Artikel nochmals eingehen werden. Zudem werden wir in einem späteren Artikel ein LoRa Server

LoRa und LoRaWAN

Wir haben nun den Begriff LoRa sowie die dahinterstehende Technik kennengelernt. LoRa beschreibt die physikalische Schicht der Übertragungstechnik. LoRaWAN dagegen definiert das Standard Kommunikationsprotokoll, welches zur Übertragung eingesetzt wird.

LoRa Alliance

Bei der LoRa Allicance handelt es sich um eine gemeinnützige und offene Technologie-Allianz von mehr als 500 Mitglieds-Unternehmen, die sich für die Standardisierung und Interoperabilität von Low-Power-Wide-Area-Network-Technologien (LPWAN) einsetzt.

LoRa und Arduino

Für Arduino/ESP8266 Mikroprozessoren stehen bereits verschiedene Komponenten und komplette Boards zur Verfügung. Ich habe hier bereits getestet Produkte aufgelistet.

Matthias Korte

Hauptberuflich Software-Entwickler und seit einigen Jahren Smart-Home Fan. Angefangen hat alles mit einem RaspberryMatic und einer schaltbaren Steckdose. Mittlerweile habe ich einige Steckdosen, Sensoren, und Thermostate sowie ioBroker zur Visualisierung im Einsatz.

3 Gedanken zu „LoRa Grundlagen

  • 22. Dezember 2019 um 14:09
    Permalink

    Sehr interessantes Thema.
    Beide Varianten Point to Point sowie Network sind aufgrund unterschiedlicher Anforderungen (Keller, Garten (Entfernung 300m), Werkstatt 2,6km von hohem Interesse. Ebenfalls die Einbindung in ioBroker.
    Ich warte gespannt auf die Dinge die da kommen.
    Vielen Dank im Voraus

    Antwort
    • 25. Dezember 2019 um 17:02
      Permalink

      Sehr cooles Projekt, danke für den Link und die Projekt-Beschreibung 🙂

      Antwort

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