LoRaWAN-Konnektivität: Erstellen vs. Kaufen

Sie haben also die verschiedenen Konnektivitätsoptionen recherchiert, die Vor- und Nachteile von NB- IoT , Wi-Fi, Sigfox und anderen abgewogen und sich für LoRaWAN als beste Option für Ihr Projekt entschieden. Doch nun stehen Sie in Ihrem Bereitstellungsprozess vor einer weiteren wichtigen Entscheidung: ob Sie Ihr eigenes LoRaWAN-Netzwerk aufbauen oder die Ihnen zur Verfügung stehenden öffentlichen Netzwerkoptionen nutzen möchten.

Wie bei den meisten Entscheidungen im IoT erfordert diese Entscheidung angesichts der Tatsache, dass es keine einheitlichen Lösungen gibt, dennoch eine sorgfältige Abwägung der Optionen. Die Antwort hängt letztendlich von den Merkmalen Ihres Projekts ab, davon, was es bewirken soll, und von den Ressourcen, die Ihnen zur Verfügung stehen.

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In diesem Artikel gehen wir auf die Frage „Bauen vs. Kaufen“ ein, um Ihnen die Vor- und Nachteile der einzelnen Optionen aufzuzeigen und zu erklären, was Sie bei der Auswahl der richtigen Option für Ihr Projekt beachten sollten.

Beginnen wir mit einem Überblick über LoRaWAN selbst.

Kontext zu LoRaWAN

LoRaWAN ist ein stromsparendes Weitverkehrsnetzwerkprotokoll, das die Welt des Internets der Dinge durch die Bereitstellung bidirektionaler Kommunikation, End-to-End-Sicherheit, Mobilität und Lokalisierungsdienste zum Leben erweckt. Es basiert auf der LoRa-Funktechnologie (der physikalischen Schicht des Netzwerks), einer Modulationstechnik, die Informationen auf Funkwellen kodiert und besonders gut bei der Übertragung kleiner Datenpakete funktioniert.

Trotz ihres stetigen Wachstums ist die Technologie jung und weist drei Episoden auf, die in ihrer Geschichte herausragen:

• Zwei französische Freunde begannen 2009 mit der Entwicklung von LoRa für kommerzielle Zwecke.
• Im Jahr 2012 wurde ein proprietäres MAC-Protokoll namens „LoRaMAC“ erstellt, um die Nachrichtenformate und Sicherheitsschichten festzulegen.
• Im Februar 2015 wurde die LoRa Alliance gegründet und das Netzwerkprotokoll in „LoRaWAN“ umbenannt.

LoRaWAN-Architektur

Die LoRaWAN-Architektur besteht aus vier Teilen:

Knoten: Geräte, die mit Sensoren zum Sammeln von Daten und LoRa-Sendern zum Senden dieser Daten an die gateway . Auch wenn Sie Ihre eigenen Knoten zusammenstellen können, gibt es viele gute Fertiggeräte wie die SenseCAP S210X-Serie von Seeed Studio .

Gateway : Geräte wie WisGate Edge Lite 2 von RAKwireless , die normalerweise nur für die Weiterleitung der Gerätedaten an den Server zuständig sind. Sie sind mit einem LoRa-Konzentrator ausgestattet, der es ihnen ermöglicht, Informationen von den Knoten zu empfangen. Um mit den Servern zu kommunizieren, gateway Kommunikationsprotokolle mit höherer Bandbreite wie WLAN oder Mobilfunk.

Netzwerkserver: Er ist für die Verwaltung von gateway , die Autorisierung der Sensoren und den bidirektionalen Datenaustausch zwischen den Sensoren und den Anwendungen zuständig.

Anwendungsserver: Es handelt sich um die Anwendungsschicht der Architektur. Von dort aus werden Dinge wie die Entschlüsselung und Dekodierung von Uplink-Daten, die Warteschlangenbildung im Downlink sowie die Kodierung und Verschlüsselung der Downlink-Daten abgewickelt.

Bei LoRaWAN „sprechen“ die Endknoten mit den gateway (nicht mit anderen Knoten). Gateway leiten die von den Knoten empfangenen Daten an den Server weiter, der doppelte Datenpakete entfernt, die Datenintegrität überprüft und Sicherheitsprüfungen durchführt, bevor die Nachricht an den Anwendungsserver gesendet wird. ausführlichere Erklärung zur Funktionsweise von LoRaWAN finden Sie in diesem Artikel.

Vorteile von LoRaWAN

Es ist kein Zufall, dass LoRaWAN angesichts der Liste der Vorteile, die sich aus seiner Nutzung ergeben, zu den beliebtesten Optionen für IoT Konnektivität gehört. Neben dem geringen Stromverbrauch und der bekannten großen Reichweite zeichnet sich LoRaWAN auch durch die Unterstützung der bidirektionalen Kommunikation aus, was bedeutet, dass es möglich ist, Nachrichten an die Endgeräte zu senden, was die Steuerung erleichtert in industriellen Umgebungen.

Zu den Vorteilen, die LoRaWAN mit sich bringt, gehören auch seine geringen Kosten, die Kapazität seiner Server, Millionen von Nachrichten von Tausenden von gateway zu verarbeiten, sein robustes Ökosystem und die Möglichkeit, entweder öffentlich oder privat zugänglich zu sein.

Und genau auf diesen letzten Punkt möchten wir uns in diesem Beitrag konzentrieren, denn selbst wenn die Möglichkeit, LoRaWAN entweder mit einem privaten oder einem öffentlichen Netzwerk zu nutzen, von Vorteil ist, kann es schwierig sein, sich für eines zu entscheiden. Schauen wir uns also an, was beide Optionen mit sich bringen, und vergleichen wir ihre Vor- und Nachteile.

Private LoRaWAN-Netzwerke (Build)

Dank der Offenheit des LoRaWAN-Protokolls ist es jedem möglich, sein eigenes Netzwerk aufzubauen.

Im Allgemeinen ist ein privates Netzwerk ein Netzwerk, in dem seine Elemente ( gateway und Server) unter der Kontrolle des Benutzers stehen und nur der Eigentümer und derjenige, der von ihm die Erlaubnis dazu erhalten hat, darauf zugreifen können. Kurz gesagt, diese Netzwerke haben einen oder wenige Benutzer, sind in der Regel klein und werden von ihren Eigentümern kontrolliert.

Abhängig von der Größe des Netzwerks ist die Bereitstellung eines LoRaWAN-Netzwerks im Vergleich zu anderen Technologien nicht so teuer. Dies ist der Tatsache zu verdanken, dass ein gateway Tausende von Endknoten verarbeiten und 10 km (6,2 Meilen) oder mehr abdecken kann, was für die meisten Vorgänge ausreicht. Da der Preis für Indoor gateway 70 $ beginnt und Serverabonnements für die Basispläne 85 $

Dies sind die wichtigsten Schritte zum Einrichten eines privaten Netzwerks:

• Entscheiden Sie, ob Sie für einen Serverdienst bezahlen oder einen benutzerdefinierten Server erstellen möchten.
• Ermitteln der benötigten Anzahl von gateway .
• Anbringen an der gewünschten Stelle.
• Deklaration der Sensoren im gateway s.
• Erstellen der Verbindungen zwischen den gateway und der Datenverarbeitungsplattform.
• Aktivierung der Geräte.

Die Hauptvorteile eines privaten Netzwerks liegen in der Sicherheit und Kontrolle, die es bietet.

LoRaWAN ist ein sicheres Protokoll, aber eine mangelhafte Implementierung kann es angreifbar machen. Ein privates Setup gibt seinem Besitzer die volle Kontrolle, was das Risiko von Abhörversuchen oder Datenschutzverletzungen verringern kann. Diese Kontrolle geht jedoch über die Sicherheit hinaus, da jede Anpassung oder Änderung des Netzwerks (z. B. zur Erhöhung seiner Abdeckung) durchgeführt werden kann und nur vom Eigentümer und seinen Ressourcen abhängt.

Zwei weitere wichtige Vorteile einer privaten Einrichtung bestehen darin, dass dies in manchen Fällen eine günstigere Option sein kann, da die Abonnementkosten eines öffentlichen Netzwerks recht hoch sein können, wenn die Anzahl der Geräte, die das Netzwerk nutzen, hoch ist. Der andere Vorteil ist die Möglichkeit, eine optimale Innenabdeckung zu gewährleisten, da der Eigentümer die Kontrolle über die Anordnung der Teile und deren Wachstum hat.

Andererseits sind dies einige der Nachteile eines privaten Setups:

• Was die Kosten betrifft, sind höhere Anfangsinvestitionen und wiederkehrende Wartungskosten erforderlich.
• Für die korrekte Einrichtung und Bereitstellung aller Teile des Netzwerks sind einige technische Kenntnisse erforderlich.

Öffentliche LoRaWAN-Netzwerke (Kauf)

Öffentliche LoRaWAN-Netzwerke decken weite Gebiete ab und werden entweder von Telekommunikationsunternehmen oder von Community-Organisationen angeboten, die die gateway und/oder Server besitzen. Im Gegensatz zu ihren privaten Gegenstücken werden öffentliche Netzwerke von mehreren Personen und Organisationen genutzt.

Je nach Netzwerkanbieter kann die für das Abonnement zu zahlende Gebühr von einem festen Tarif, der Anzahl der mit dem Netzwerk verbundenen Geräte, der über einen bestimmten Zeitraum übertragenen Datenmenge oder einer Kombination dieser Faktoren abhängen.

Öffentliche Netzwerke haben den unmittelbaren Vorteil, dass sie Teile des Netzwerks wie die gateway und die Netzwerkserver bereitstellen, sodass Sie sich um weniger Dinge kümmern müssen.

Ihre Nutzung erfordert in der Regel einige Schritte: Bezahlen des Abonnements, Registrieren der Geräte auf der Plattform des Betreibers, Aktivieren dieser sowie Abrufen der von den Sensoren generierten Daten auf der Plattform des Betreibers und Weiterleiten an eine andere Plattform zur Verarbeitung (der letzte Schritt ist). optional).

Je nach Land gibt es mehrere oder keine öffentlichen LoRaWAN-Netzwerkbetreiber , die unterschiedliche Abonnements und unterschiedliche Abdeckungsdichten anbieten.

Was die Community-Netzwerke betrifft, The Things Network ein hervorragendes Beispiel dafür, was die Offenheit des Protokolls ermöglichen kann: ein wachsendes, globales Netzwerk, zu dem Tausende von Menschen beitragen. Ein weiteres Beispiel in dieser Kategorie ist Lor iot , ein Unternehmen, das kostenlose Server für die Verbindung Ihrer gateway und Geräte anbietet.

Hier ist eine Liste der Vorteile, die öffentliche Netzwerke bieten:

• Ihre Reichweite ist groß und somit ideal für Einsätze mit verstreuten oder sich bewegenden Geräten.
• Im Einklang mit dem ersten Punkt ermöglicht Ihnen ein von einem Betreiber betriebenes Netz dank Roaming, Grenzen zu überschreiten.
• Da die Infrastruktur bereits vorhanden ist, sind die Anfangskosten gering.

Mittlerweile gibt es vor allem fünf Nachteile für die Nutzung einer öffentlichen Alternative. Der wichtigste Aspekt betrifft die Sicherheit. Obwohl die beiden Teile eines Netzwerks anfälliger für Angriffe sind – also die Geräte und die Kommunikation zwischen dem Netzwerkserver und dem App-Server – sind öffentliche Netzwerke je nach Benutzer in jeder Art von LoRaWAN-Netzwerk immer noch eine riskantere Option.

Dies sind die verbleibenden vier Nachteile:

• Eine Erhöhung der Anzahl an Geräten (und Daten) kann zu teuren Abonnementrechnungen führen.
• Die verfügbare Abdeckung reicht möglicherweise nicht für die Anforderungen in Innenräumen oder an bestimmten Standorten aus.
• Roaming kann kostspielig sein.
• Potenziell mehr ungeplante Ausfallzeiten.

Hybrid

In der Frage „Bauen vs. Kaufen“ gibt es noch eine weitere Option, und diese besteht einfach darin, sich für eine Kombination aus beidem zu entscheiden. Ein hybrider Ansatz kann die Abdeckungslücken schließen, indem er dem Benutzer den Zugang zu größeren Bereichen mit einem öffentlichen Netzwerk ermöglicht und gleichzeitig eine optimale Indoor- oder standortspezifische Konnektivität mit seinem eigenen Setup gewährleistet. Es könnte auch eine gute wirtschaftliche Strategie für einige Betriebe sein, bei denen die Ausgewogenheit der Kosten der privaten und öffentlichen Netze ihre getrennten Versionen übertreffen könnte.

Vergleichstabelle

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Häufig gestellte Fragen

Was ist ein privates LoRaWAN-Netzwerk?

Es handelt sich um eine Netzwerkkonfiguration, die von einer begrenzten Anzahl von Organisationen oder Personen bereitgestellt, verwaltet und genutzt wird. Die gateway und Netzwerkserver sind in Privatbesitz und können nach Belieben geändert und verbessert werden.

Was ist ein öffentliches LoRaWAN-Netzwerk?

Dabei handelt es sich um eine Netzwerkeinrichtung, die von einem Betreiber oder einer Community betrieben wird und von mehreren Organisationen und Personen genutzt werden kann, die in der Regel eine Abonnementgebühr zahlen. Es ist der Betreiber oder die Community, die entscheidet, welche Änderungen oder Verbesserungen am Netzwerk vorgenommen werden.

Was sind die Unterschiede zwischen beiden?

Private Netzwerke bieten ein höheres Maß an Kontrolle, was sich in der Regel in einer besseren Abdeckung und Sicherheit niederschlägt. Da sie klein sind, ist ein privates Netzwerk eine gute Option für einen Betrieb, bei dem die Geräte konzentriert und fest installiert sind. Der Aufbau eines privaten Netzwerks erfordert höhere Anfangskosten und wiederkehrende Wartungsrechnungen, kann aber auf lange Sicht günstiger sein, insbesondere wenn die Anzahl der damit verbundenen Knoten hoch ist.

Da es andererseits bereits öffentliche Netzwerke gibt, müssen Benutzer lediglich ein Abonnement bezahlen und die Geräte registrieren, um sie nutzen zu können. Sie haben in der Regel eine große Abdeckung – das macht sie gut für bewegliche und verstreute Geräte, aber nicht ideal für Knoten in Innenräumen oder in ländlichen Gebieten, wo die Abdeckung möglicherweise unzureichend oder nicht vorhanden ist. Das Abonnementmodell macht öffentliche Netzwerke zu einer guten Option für kleine Betriebe, da die Preise in der Regel von der Anzahl der Knoten oder der Menge der von ihnen generierten Daten abhängen – was, wie man vermutet, zum Nachteil wird, wenn die Anzahl der Knoten steigt.

Wie baut man ein privates Netzwerk auf?

gateway und den Server zu besorgen Ein Serverdienst kann wiederkehrend bezahlt werden oder es kann ein maßgeschneiderter Server eingerichtet werden – eine dritte Möglichkeit besteht darin, verfügbare öffentliche Serverdienste wie den von Lor iot . Nachdem Sie diese Teile erhalten haben, sind für den Aufbau eines Netzwerks die folgenden Schritte erforderlich:

• Bereitstellung der gateway an der gewünschten Stelle.
• Deklarieren der Knoten im gateway s.
• Erstellen der Verbindungen zwischen den gateway und der Datenverarbeitungsplattform.
• Aktivieren der Knoten.

Der Aufbau eines privaten Netzwerks erfordert das richtige Wissen, damit die verschiedenen Teile koordiniert werden und alles richtig funktioniert.

Welche Netzanbieter stehen zur Verfügung?

gibt es weltweit 170 LoRaWAN-Betreiber , die von Land zu Land unterschiedlich sind. In der öffentlichen Netzwerkumgebung gibt es zwei bemerkenswerte Optionen: The Things Network , ein offenes, globales, von der Community betriebenes Netzwerk, und Lor iot , ein LoRaWAN-Netzwerkserveranbieter, der eine kostenlose öffentliche Version seines Dienstes anbietet, die für den Proof of Concept gedacht ist , akademische Forschung oder LoRaWAN-Enthusiasten.