LoRa als strahlungsarme Alternative

Somit bietet sich ein getrenntes, für IoT optimiertes Kommunikationsnetz an. Hier bestehen internationale Initiativen, so die LoRa-Allianz. Sie ist die am schnellsten wachsende Technologieallianz weltweit. Der gemeinnützige Verband besteht aus mehr als 500 Unternehmen und setzt sich für die Entwicklung und Förderung des offenen Standards LoRaWAN ein. Er steht für ein globales, strahlungsarmes, energieeffizientes und für IoT optimiertes sogenanntes Weitverkehrsnetz. Durch die Standardisierung und das akkreditierte Zertifizierungssystem bietet die LoRa-Allianz eine volle Interoperabilität, wie sie für eine günstige Massenproduktion kompatibler Endgeräte, Sensoren, Sende­anlagen und Ähnliches unabdingbar ist.

Die LoRaWAN-Spezifikation definiert ein Low-Power-Wide-Area(LPWA)-Netzwerkprotokoll, das batteriebetriebene Gegenstände und Dinge in regionalen, nationalen oder globalen Netzwerken drahtlos mit dem Internet verbindet. Wichtige Anforderungen des IoT wie bidirektionale Kommunikation, End-to-End-Sicherheit, tiefer Energieverbrauch, Mobilität und Lokalisierungsdienste werden dabei berücksichtigt und vollumfänglich abgedeckt.

Die LoRaWAN-Netzwerkarchitektur wird in einer Sterntopologie eingesetzt, in der Gateways Nachrichten zwischen Endgeräten und einem zentralen Netzwerkserver weiterleiten. Die Gateways sind über Standard-IP-Verbindungen mit dem Netzwerkserver verbunden und agieren quasi als Brücken, indem sie den eingehenden Datenstrom in IP-Pakete umwandeln (und umgekehrt).

Allgemein noch unbekannt ist die inzwischen weite Verbreitung von LoRaWANs, etwa in Nord- und Südamerika, Australien, West- und Osteuropa sowie in grösseren Teilen Asiens. In Europa ist das «The Things Network» (TTN) sehr populär, eine Community-basierte Initiative zur Errichtung eines globalen IoTs. Die Initiative wurde 2015 durch die Niederländer Wienke Giezeman und Johan Stokking gestartet und betreibt weltweit derzeit rund 8000 installierte LoRaWAN-Gateways (Stand Ende 2018). Funksignale von Sensoren mit hoher Reichweite werden via Gateways und dem öffentlichen Internet an eine Zentrale weitergeleitet. Dort werden die Signale, zum Beispiel Messdaten von Strom- oder Wasserzählern, verarbeitet und an definierte Empfänger weitergeleitet. Zur Erhöhung der Datensicherheit besteht eine AES-128-Ende-zu-Ende-Verschlüsselung.

Die Bereitstellung, Errichtung und Betreuung der Gateways liegt oft in den Händen ehrenamtlicher Helfer. In Amsterdam ist es auf diese Weise gelungen, grosse Teile des Stadtgebiets in weniger als sechs Wochen mit einem LoRaWAN zu versorgen. Unterdessen deckt es grosse Teile der Niederlande ab. Ähnliches gilt für die Metropole Berlin: In der deutschen Hauptstadt dauerte es allerdings rund eineinhalb Jahre, um den rund 3,5 Millionen Einwohnern mit über 75 registrierten Gateways einen LoRaWAN-Zugang zu bieten. Künftig plant die LoRa-Allianz, weitere Netzzugänge über die Low-Earth-Orbit-Satellitentech­nologie bereitzustellen, um auch Entwicklungsländern in Afrika einen preiswerten Internetzugang zu bieten.