Was hat LoRaWAN mit Helium zu tun?

LoRaWAN ist ein IoT-Funkprotokoll über das ein Teil des Datentransfers auf dem Helium-Netzwerk abgebildet wird. Durch die Weiterleitung von LoRaWAN-Daten kann man sich den Helium-Coin oder HNT verdienen.

Wir wollen hier an dieser Stelle nicht tiefer in die Materie Helium einsteigen, sondern euch aufzeigen wie LoRaWAN funktioniert und was die Vorteile der IoT-Technologie sind. Denn der große Vorteil dieses Netzwerks ist die breite Netzabdeckung die durch die individuelle Motivation des Hotspot-Betriebs entsteht. Eine gute Netzabdeckung ist elementar für ein IoT-Netzwerk und es ist im Interesse des Hotspot-Inhabers Bereiche abzudecken die noch nicht so stark abgedeckt sind.

Wie funktioniert ein LoRaWAN Netzwerk?

Ein LoRaWAN-Netzwerk besteht aus drei verschiedenen Komponenten.

LoRaWAN-Nodes: Dies sind Sensoren oder Aktoren die Umweltdaten aufnehmen oder beispielsweise Relais schalten in der realen Welt. Sie kommunizieren mit dem LoRaWAN-Netzwerk-Server (LNS) per LoRaWAN-Protokoll.
Das LoRaWAN-Gateway ist der Protokollumsetzer im LoRaWAN-Netzwerk. Es nimmt die Signale der Sensoren entgegen und überträgt sie anschließend an den LoRaWAN-Netzwerk-Server. Das LoRaWAN Gateway ist dabei kein Geheimnisträger. Es kann die verschlüsselte Kommunikation der Sensoren mit dem Server nicht einsehen.
Der LoRaWAN-Netzwerk-Server kommuniziert über das Gateway mit den eingesetzen LoRaWAN-Nodes. Er nimmt die übertragenen Daten entgegen und überträgt Applikations- und Steuerdaten an die Geräte. Im Anschluss übergibt er die übertragenen Daten an ein Dashboard zur Anzeige oder zur Datenspeicherung.

Das Frontend mit Dashboards zeigt die übertragenen Daten an. Es ist kein direkter Bestandteil eines LoRaWAN-Netzwerks, ist allerdings empfehlenswert. Je nachdem welche Software gewählt wurde und wie die Konfiguration ist, können so Alarmmeldungen versendet werden, die gespeicherten Daten zur Analyse hinzugezogen werden oder Aktionen (Licht an/Licht aus) geschaltet werden.

Klingt kompliziert? Jein, Tatsächlich kommt dieses Prinzip in fast allen IoT-Technologien vor.

Die typischen Smart Home Reihen die schon breite Anwendung finden haben oft den Vorgang vereinfacht. Zum Beispiel in dem ein Gateway oder Hub die Daten schon, durch Vorkonfiguration, auf die dazugehörige Plattform und deren Server weiterschickt. Der Weg bleibt derselbe:

Sensor → Gateway → Server/Datenbank → IoT-Plattform

LoRaWAN hat im Gegensatz zu diesen Smart Home Reihen ein offenes Ökosystem. Der IoT-Netzwerkbetreiber (z.B. du) kann wesentlich stärker in das Netzwerk eingreifen und die einzelnen Komponenten individuelle an die Bedürfnisse anpassen. Wir empfehlen mit einfachen Sensoren anzufangen für die es Anleitungen gibt und anwenderfreundliche IoT-Plattformen zu nutzen. Auf der Basis kannst du dann Stück für Stück dich in das Thema einarbeiten und dein eigenes LoRaWAN-Netzwerk aufbauen.

Und was hat das jetzt mit Helium zu tun?

Helium-Hotspots sind LoRaWAN-Gateways und leiten die Daten entsprechend zu einem LNS weiter. Ein LNS den jeder nutzen kann ist die Helium-Console. Alles was man nun noch braucht für ein IoT-Netzwerk sind LoRaWAN-Nodes. Die bekommst du bei uns im Shop!

Warum kann ich nicht jedes LoRaWAN Gateway zum minen nutzen?

Einer der häufigsten Fragen an uns in den letzten Monaten war ob ein bestimmtes Gateway zum minen geeignet ist. Daher werden wir in unseren Produktnamen immer deutlich darauf hinweisen ob es ein Hotspot ist oder ein Gateway. Hotspots verfügen im Gegensatz zu den gewöhnlichen LoRaWAN Gateways der Hersteller über eine spezielle Software zur Verwaltung der Blockchain-Daten, die durch Helium bereitgestellt und durch den Hersteller installiert wird. Die dadurch entstehenden Mehrkosten der Hotspots sind die Gebühren für diese Software und der zusätzliche Aufwand der Hersteller für das Aufspielen der Software. Ein normales LoRaWAN Gateway kann nicht als Hotspot genutzt werden weil diese spezielle Software fehlt.

Welche Vorteile hat LoRaWAN zu anderen IoT-Technologien?

So wie die meisten LPWAN Technologien, hat LoRaWAN eine enorme Reichweite die abhängig ist von der direkten Umgebung. In dichtbesiedelte Städten ist die Reichweite geringer, in landschaftlichen Gegenden mit einer guten Positionierung des Gateways/Hotspots können kilometerweite Distanzen erreicht werden.

Ebenfalls typisch für eine LPWAN-Technologie wie LoRaWAN ist der niedrige Stromverbrauch der Hardware. Die LoRaWAN-Technologie nutzt ein lizensfreies Frequenzband und wird schon weitreichend in der Industrie, von Stadtwerken, Energieversorgern und Wohnungsbaugesellschaften eingesetzt. In Europa sendet LoRaWAN im Bereich 863 bis 870 MHz, dem Frequenzband 868. Die Standards von LoRaWAN werden von der LoRa-Alliance festgelegt, darunter fällt beispielsweise die Klassifizierung der Devices. Die Unterschiede liegen in der Datenübertragung, die wird zum Teil begrenzt um Energie zu sparen:

Klasse A funktioniert nach ALOHA-Verfahren, der Sensor sendet die Datenpakete an das Gateway, anschließend folgen zwei Empfangsfenster. Während dieser Empfangsfenster kann der Sensor Daten empfangen. Außerhalb dieser Empfangsfenster gehen die Daten ins Leere.

Klasse B öffnet Empfangsfenster zu festgelegten Zeiten, dafür müssen der Sensor und das Gateway zeitlich synchronisiert werden.

Klasse C ist permanent offen und empfängt Daten. Sensoren der Klasse C brauchen oft mehr Energie als die Geräte der anderen zwei Klassen.