Das LoRaWAN-Netzwerkprotokoll definiert drei Betriebsmodi: Klasse A, Klasse B und Klasse C

Jul . 2024

Von sdga:

LoRaWAN ist ein Low-Power-Wide-Area-Netzwerkprotokoll, das speziell für Wide-Area-IoT-Anwendungen entwickelt wurde. Es eignet sich besonders für IoT-Geräte und ermöglicht eine Kommunikation über große Entfernungen bei niedrigen Datenraten. Das LoRaWAN-Netzwerk besteht aus mehreren Komponenten, darunter Knoten (Endgeräte), Gateways und Netzwerkserver. Im LoRaWAN-Netzwerkprotokoll bezieht sich LoRa auf die Modulationstechnologie der physikalischen Schicht, während LoRaWAN die Regeln und Datenformate für die Kommunikation zwischen Geräten definiert.

Die drei Arbeitsmodi von LoRaWAN

Das LoRaWAN-Protokoll definiert in erster Linie die Kommunikation von IoT-Geräten in Low-Power-Wide-Area-Netzwerken. Es verfügt über drei Arbeitsmodi: Klasse A, Klasse B und Klasse C, die sich jeweils in Stromverbrauch, Latenz und Kommunikationsfrequenz unterscheiden, um verschiedenen Anwendungsanforderungen gerecht zu werden.

Klasse-A-Modus: Der Klasse-A-Modus ist der Modus mit dem niedrigsten Stromverbrauch und der Basismodus für LoRaWAN-Geräte. Geräte können jederzeit Daten an das Gateway übermitteln. Nach der Datenübertragung öffnet das Gerät zwei temporäre Fenster zum Empfang der übertragenen Daten. Werden in diesen Fenstern keine Daten empfangen, wird bis zur nächsten Datenübertragung gewartet. Geräte im Klasse-A-Modus verbringen die meiste Zeit im Ruhezustand und verbrauchen nur während der Datenübertragungs- und Empfangsfenster Strom. Dieser Modus eignet sich für Anwendungen mit seltenem Kommunikationsbedarf, z. B. Umgebungsüberwachungssensoren.

Klasse-B-Modus: Aufbauend auf Klasse A führt der Klasse-B-Modus synchronisierte Slots ein, die es Geräten ermöglichen, Empfangsfenster zu geplanten Zeiten für Gateway-initiierte Downlink-Übertragungen zu öffnen. Geräte empfangen regelmäßig Synchronisationssignale vom Gateway und können so in festgelegten Abständen zusätzliche Empfangsfenster öffnen. Dieser Modus verbraucht etwas mehr Strom als Klasse A, da Geräte regelmäßig Synchronisierungssignale empfangen und zu festgelegten Zeiten Empfangsfenster öffnen müssen. Es eignet sich für Anwendungen, die eine periodische Kommunikation oder eine geringere Latenz erfordern.

Klasse-C-Modus: Der Klasse-C-Modus bietet die geringste Latenz, verbraucht aber mehr Strom und eignet sich für Anwendungen, die Echtzeitkommunikation oder kontinuierliche Überwachung erfordern. Geräte können jederzeit Daten senden und nach der Übertragung sofort in den Empfangsmodus wechseln. Geräte bleiben fast ständig im Empfangsmodus und schließen das Empfangsfenster nur, wenn Daten gesendet werden. Aufgrund des konstanten Empfangszustands verbraucht dieser Modus mehr Strom und ist für Geräte mit kontinuierlicher Stromversorgung geeignet. Es ist ideal für Anwendungen, die häufige Kommunikation oder geringe Latenz erfordern, wie z. B. industrielle Überwachung und intelligente Beleuchtungssysteme.

NiceRF LoRaWAN Gateway

LG1301-PF ist ein LoRaWAN-Gateway. Es kann mit allen LoRaWAN-Knoten verwendet werden, die dem Standard-LoRaWAN-Protokoll V1.0 entsprechen. Das Gateway wird auf einer Linux-Plattform gehostet und besteht hauptsächlich aus einem Konzentrator, einem GPS-Modul, WLAN und Ethernet. Das GPS-Modul sendet NMEA-Frames mit Zeit- und geografischen Koordinatendaten an den Host. Zusätzlich gibt das GPS-Modul jede Sekunde einen Impuls an den sx1301 aus. Das Gateway empfängt RF-Daten von Knoten und leitet sie an den Server weiter. Außerdem empfängt es Daten vom Server und übermittelt diese an die Knoten. Das Gateway verbindet sich über Ethernet oder WLAN mit dem Server.

LN610 ist ein LoRaWAN-Knotenmodul. LG1301-PF/LG1301-SE sind LoRaWAN-Gateways. LN610 bildet zusammen mit LG1301 ein LoRaWAN-System. Dieses LoRaWAN-System integriert das LoRaWAN V1.0-Protokoll und unterstützt Klasse C. Wenn Daten in LN610 eingegeben werden, überträgt LN610 die Daten an LG1301. Beim Empfang von Daten vom LG1301 gibt LN610 die empfangenen Daten über serielle Schnittstellen aus. Die gesamte drahtlose Kommunikation erfolgt über das LoRaWAN-Protokoll.

LG1301-PF oder LG1301-SE können in Verbindung mit LN610 verwendet werden.