LoRa: die Funkebene
LoRa bezeichnet ein Modulationsverfahren. Es spreizt ein schmales Signal über eine grössere Bandbreite, sodass es noch erkannt wird, wenn es unter dem Rauschpegel liegt. Das ist der Grund für die bekannte Reichweite – und zugleich für die geringe Datenrate.
Der Spreizfaktor (SF7 bis SF12) steuert diesen Kompromiss. Ein hoher Spreizfaktor bringt Reichweite und Robustheit, verlängert aber die Sendedauer desselben Pakets erheblich. Zähler im Untergeschoss landen oft bei SF11 oder SF12, Geräte mit Sichtverbindung bei SF7.
LoRaWAN: die Netzwerkebene
LoRaWAN ist das Protokoll darüber. Es regelt, wie Geräte dem Netz beitreten, wie Pakete verschlüsselt werden, wie Gateways sie an einen Netzserver weiterreichen und wie dieser Duplikate zusammenführt, wenn mehrere Gateways dasselbe Paket hören.
Wichtig für die Planung: Gateways sind keine Router im klassischen Sinn. Sie hören einfach zu und leiten weiter. Ein Gerät ist keinem bestimmten Gateway zugeordnet – es sendet, und wer es hört, reicht es weiter. Deshalb verbessert ein zweites Gateway die Zuverlässigkeit, ohne dass am Gerät etwas konfiguriert werden müsste.
Der Duty Cycle bestimmt den Takt
In Europa läuft LoRaWAN im lizenzfreien Band EU868. Lizenzfrei bedeutet nicht regellos: Es gilt eine Duty-Cycle-Begrenzung, die die Sendezeit je Gerät und Stunde beschränkt.
Daraus folgt direkt der mögliche Auslesetakt. Ein Gerät, das mit hohem Spreizfaktor sendet, braucht für dasselbe Paket deutlich länger und verbraucht entsprechend mehr vom zulässigen Kontingent. Deshalb ist LoRa für Viertelstunden- und Stundenwerte gemacht und nicht für Sekundenwerte oder Regelungsaufgaben.
Klassen, Beitritt und Schlüssel
| Klasse A | Gerät sendet, danach zwei kurze Empfangsfenster. Sparsamster Modus, typisch für batteriebetriebene Geräte. |
|---|---|
| Klasse B | Zusätzliche, über Beacons synchronisierte Empfangsfenster. |
| Klasse C | Dauerhaft empfangsbereit. Braucht Netzspeisung – beim EMU Professional II die Standardeinstellung. |
| OTAA | Beitritt über die Luft mit DevEUI, JoinEUI und AppKey. Sitzungsschlüssel werden ausgehandelt. Empfohlen. |
| ABP | Fest einprogrammierte Sitzungsschlüssel. Einfacher, aber weniger sicher und beim Gerätetausch umständlich. |
Was das für ein Zählerprojekt heisst
Praktisch bedeutet die Trennung: Die Funkplanung (Standort, Spreizfaktor, Gateway-Position) und die Netzwerkplanung (Netzserver, Schlüssel, Payload-Verarbeitung) sind zwei getrennte Arbeitspakete, oft mit zwei verschiedenen Zuständigen.
Der zweite Teil ist derjenige, der erfahrungsgemäss unterschätzt wird – und genau dort hilft ein fertiger Decoder. Wie das beim EMU Professional II aussieht, steht in LoRa-Payload decodieren.