LoRaWAN erklärt
Wie ein Funkverfahren aussieht, das auf Reichweite und Batterielaufzeit ausgelegt ist — und wofür es nicht taugt.
Fast jede Funktechnik ist auf Geschwindigkeit gebaut. LoRaWAN ist auf das Gegenteil ausgelegt: sehr wenig Daten, sehr weit, mit sehr wenig Strom.
Der Handel dahinter
Ein Funksignal wird verständlicher, je langsamer man es sendet — dieselbe Nachricht, über mehr Zeit verteilt, hebt sich besser vom Rauschen ab. Genau das macht LoRa, und der Regler dafür heisst Spreizfaktor.
Bei SF7 ist ein Paket nach Millisekunden durch, kommt aber nur begrenzt weit. Bei SF12 dauert dasselbe Paket über eine Sekunde — und ist noch lesbar, wo SF7 längst im Rauschen verschwunden ist. Jede Stufe kostet grob die doppelte Sendezeit und bringt ein Stück Reichweite.
Ein Gateway hört alle Spreizfaktoren gleichzeitig. Ein Gerät kann also die für sich passende Stufe wählen, ohne sich abzustimmen.
Was das für ein Gerät bedeutet
Ein LoRaWAN-Sensor schläft fast immer. Er wacht auf, misst, sendet ein paar Dutzend Byte und schläft weiter. Ein Funkgerät, das im Jahr nur Minuten sendet, kommt mit einer Batterie Jahre aus.
Der Preis: Es gibt keinen Rückkanal, wann man will. In der üblichen Betriebsart (Klasse A) öffnet ein Gerät nur kurz nach dem eigenen Senden zwei Empfangsfenster. Wer nach unten funken will, muss warten, bis das Gerät sich meldet. Ein Aktor, der sofort reagieren soll, ist hier falsch.
Die Grenze, die man kennen muss
Das 868-MHz-Band ist frei nutzbar, aber nicht schrankenlos: Es gilt eine Sendezeitbegrenzung, üblicherweise 1 % der Zeit je Kanal. Ein Gerät darf also rund 36 Sekunden pro Stunde senden — und diese Regel gilt auch für das Gateway, wenn es antwortet.
Daraus folgt fast alles Übrige. Nutzlast klein halten — nicht aus Sparsamkeit, sondern weil ein grosses Paket bei hohem Spreizfaktor das Budget frisst. Kein Rückkanal im Sekundentakt. Und: Ein Netz wird nicht durch die Zahl der Geräte eng, sondern durch ihre Sendezeit.
Was das Gateway dabei tut — und was nicht
Es hört und reicht weiter. Es kennt die Geräte nicht, entscheidet nichts und kann die Nutzdaten nicht lesen: Die sind vom Gerät bis zur Anwendung verschlüsselt (AES-128), und der dafür nötige Schlüssel liegt nie auf dem Gateway. Ein fremdes Gerät, das mein Gateway hört, wird also durchgereicht, ohne dass ich seine Werte sehe — das ist Absicht und der Grund, warum ein offenes Gemeinschaftsnetz überhaupt funktionieren kann.
Wohin ein Paket gehört, entscheidet der Netzwerkserver dahinter. Wird dasselbe Paket von mehreren Gateways gehört, kommt es dort mehrfach an und wird zu einem zusammengeführt — mit dem Gateway, das es am besten empfangen hat, als Weg für eine mögliche Antwort.
Ein Sensor meldet sich also bei keinem Gateway an. Er sendet, und wer zuhört, hört zu. Das ist der Grund, warum ein Gerät nicht ausfällt, wenn ein Gateway ausfällt — solange ein anderes in Reichweite steht.
Wofür es sich lohnt
Für alles, was selten wenig sagt und lange leben soll: Füllstände, Zählerstände, Bodenfeuchte, Türkontakte, Umweltwerte an Orten ohne Steckdose. Eine Wetterstation im Garten, ein Sensor im Keller, ein Briefkasten am Ende der Einfahrt.
Und dafür, dass man es selbst betreiben kann. Ein Gateway auf dem eigenen Dach, ein Netzwerkserver im eigenen Haus — die Daten müssen kein fremdes Rechenzentrum sehen. Das ist der Unterschied zu Mobilfunk-Lösungen, bei denen Reichweite immer über einen fremden Vertrag führt.
Wofür nicht
Alles, was Bandbreite braucht: Bilder, Sprache, Firmware-Aktualisierungen über Funk. Alles, was sofort reagieren muss. Und alles, was im Sekundentakt meldet — dafür ist die Sendezeit da, und sie ist schneller verbraucht, als man denkt.