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.
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
Moin,
den im Artikel skizzierten Anwendungsfall „Sensordaten aus dem Garten mit LoRaWAN übertragen“ habe ich Anfang des Jahres bei mir realisiert: https://iot-usergroup.de/allgemein/smarte-lorawan-umweltstation-in-arnis/
Sehr cooles Projekt, danke für den Link und die Projekt-Beschreibung 🙂