Steffen Voß - Technologie & Gesellschaft

LoRaWAN : Große Reichweite für kleine Daten

Karte von Kiel mit GPS-Punkten in der Wik - verbunden mit Lorawan-Gateways in der gesamten Stadt
Screenshot: ttnmapper.org

Steffen Voß

Daten kostenlos per Funk über größere Distanzen zu transportieren – das fand ich gleich spannend. Ganz einfach ist der Einstieg aber nicht. Deswegen habe ich mir mal von Marcus Goritz erklären lassen, wie LoRaWAN und The Things Network funktionieren.

LoRaWAN ist erst einmal eine Funktechnologie die mit wenig Energie auskommt und kleine verschlüsselte Datenpakete sogenannte „Telegramme” über mehrere hundert Meter – oft auch kilometerweit – transportieren kann.

Hardware: Die Infrastrutur

Was beim Mobilfunk der Sendemast und beim WLAN der Router, ist beim LoRaWAN das Gateway. So ein Gateway gibt es von der Größe eines WLAN-​Repeaters bis zu einem kleinen Schaltkasten – je nachdem, wie groß die Reichweite sein soll.

Das Gateway ist auf der einen Seite ans Internet angeschlossen und auf der anderen Seite empfängt und sendet es LoRaWAN-​Telegramme. Man kann sich selbst so ein Gateway kaufen und betreiben. Es gibt aber auch Unternehmen, die das machen. In Kiel haben sich zum Beispiel die Stadtwerke eine LoRaWAN-​Infrastruktur aufgebaut.

Dienste: Die Netzbetreiber

So ein LoRaWAN-​Gateway reicht die empfangenen Daten allerdings nicht direkt ins Internet weiter. Als Betreiber eines Gateways kann man sich aussuchen, an welchen Dienst die empfangenen Telegramme weitergeleitet werden sollen.

Eines dieser Netzwerke ist „The Things Network” (TTN). Dort findet viel des bürgerschaftlichen Engagements statt. Es ist aber auch möglich eine eigene Dienste-​Infrastruktur aufzubauen, um die erhobenen Daten im Unternehmen zu halten. Die Stadtwerke Kiel haben ihr Unternehmensnetzwerk für TTN geöffnet, so dass ganz Kiel allein mit deren Gateways gut abgedeckt ist. Im ländlichen Raum kümmert sich zum Beispiel der Nucleon e.V. um eine große Abdeckung mit TTN-​Gateways.

„Das The Things Network (TTN) ist eine communitybasierte Initiative zur Errichtung eines energiesparenden Weitbereichs-​Netzwerks für das Internet der Dinge. Die Initiative wurde 2015 durch die beiden Niederländer Wienke Giezeman und Johan Stokking gestartet und deckte im Februar 2020 mit rund 19.000 installierten LoRaWAN-​Gateways in etwa 150 Ländern große Flächen ab.”

Wikipedia

Sensoren: Daten einsammeln und senden

Die Sensoren, die mit LoRaWAN arbeiten, können alles mögliche Messen: Die typischen Dinge wie Temperatur, Luftdruck, Feinstaub, aber auch Lautstärke, Helligkeit, Wasserstände, GPS-​Positionen usw.

Sie sind in der Regel so ausgestattet, dass sie extrem wenig Energie verbrauchen, weil sie nur regelmäßig aufwachen, ihre Messung vornehmen und dann die Daten senden.

Manche ein Sensorsystem kann man schon komplett kaufen. Ich habe mir zum Testen einen GPS-​Tracker mit Beschleunigungssensor gekauft. Mit Porto hat das in etwa 35€ gekostet. Der sieht aus wie ein Garagentüröffner mit Schlüsselband.

Andere Sensoren kann man sich zum Beispiel auf Arduino-​Basis zusammenbauen. Auch hier bewegt man sich in einer Preisklasse bis 50€.

Vom Sensor zur Auswertung

Wer einen Sensor über das The Things Network betreiben will, muss sich auf thethingsnetwork.org registrieren. Dort muss man ein Projekt(„Application”) anlegen und darin ein Gerät („Device”).

Jeder Sensor hat eine Reihe von Kennungen. Bei meinem GPS-​Tracker klebten die in der Lieferschachtel. Wer selbst einen Sensor baut, kann die frei vergeben. Diese Daten muss man bei dem Device angeben, damit TTN weiß, dass die verschlüsselten Telegramme an mein Projekt geleitet und dort entschlüsselt werden sollen. Hat man die Daten richtig abgetippt, trudeln die ersten Daten ein.

Man kann dann dafür sorgen, dass diese Daten an externe Dienste („Integrations”) weitergeleitet werden. TTN speichert die nämlich nicht dauerhaft. Ich habe das bei mir so eingerichtet, dass die GPS-​Koordinaten an ttnmapper.org weitergeleitet werden. Dort kann ich dann die Koordinaten auf einer Karte darstellen lassen.

Man kann die Daten zum Beispiel auch an IFTTT weiterreichen. Dort ist es super einfach, mit bestimmten Werten dann Aktivitäten auf anderen Geräten auszulösen. Aber natürlich kann man die Daten auch an selbst entwickelte Systeme weiterleiten.

Wer selbst etwas basteln will findet in den Labs ein paar gute Projekte zum Nachbauen. Ich glaube, ein wirklich cooler Einstieg dürfte das Microbit sein.

Fazit

Mit LoRaWAN kann man endlich tatsächlich über ein Internet der Dinge sprechen. Man kann Dinge mit Sensoren ausstatten und sie tracken, ohne eine große, eigene Infrastruktur aufbauen zu müssen. Beim Nucleon e.V. gibt es Überlegungen zum Beispiel Bienenstöcke und die Temperatur in Heuballen damit zu überwachen.

Ich finde das auch weiterhin super spannend und würde mich freuen, wenn Du in den Kommentaren Idee hinterlässt, was man mit LoRaWAN Tolles machen könnte.

Video

LoRaWAN. Große Reichweite für kleine Daten – Wie funktioniert das?

Links

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Kommentare

Heinrich Rode
Heinrich Rode:

Moin,

unser aktuelles Projekt befasst sich mit einem auf LoRaWAN basierten Monitoring System für die Schlei: https://rettet-die-Schlei.de

Heinrich Rode
Nucleon e.V.

7. April 2020 um 14:54

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