27.10.2023 719

LoRaWAN: Welche Faktoren die Netzabdeckung beeinflussen

Die als Long Range Wide Area Network (LoRaWAN) bekannte Technologie bietet eine effiziente und kostengünstige Lösung für die Verbindung mehrerer Geräte über weite Entfernungen. Die Erzielung einer optimalen LoRaWAN-Abdeckung kann jedoch aus mehreren Gründen eine Herausforderung darstellen. In diesem Artikel befassen wir usn mit den wichtigsten Faktoren, die die LoRaWAN-Reichweite und Netzabdeckung beeinflussen.

Frequenzbänder

Einer der direkten Faktoren, der für die LoRaWAN-Abdeckung wichtig ist, ist die Auswahl des Frequenzbandes. LoRaWAN arbeitet in Frequenzbändern, für die weltweit keine Lizenzen erforderlich sind. Die drei wichtigsten Frequenzen sind 433 MHz, 868 MHz und 915 MHz. Innerhalb dieser LoRaWAN-Frequenzbereiche bieten die niedrigeren Bänder (433 MHz und 868 MHz) eine bessere Signalausbreitung durch Hindernisse sowie eine längere Reichweite.

Regulatorische Einschränkungen und das Vorhandensein von Störungen spielen eine Rolle bei der Wahl des Frequenzbandes. Um die Reichweite zu vergrößern, ist es notwendig, geeignete Frequenzen für bestimmte Anwendungsfälle zu finden.

Sendeleistung

Die Sendeleistung hat einen direkten Einfluss auf die Reichweite von Geräten im LoRaWAN-Funknetz. Eine höhere Sendeleistung ermöglicht es, Signale über weite Entfernungen zu übertragen, dafür muss man jedoch einen höheren Stromverbrauch in Kauf nehmen. Das Verhältnis der Anforderungen für die Leistung und die Reichweite ist entscheidend, um die Effektivität eines LoRaWAN-Netzwerks zu optimieren. Daher sollten bei der Bereitstellung von LoRaWAN-Geräten die Konfiguration der Sendeleistung sorgfältig bewertet werden, um den gewünschten Abdeckungsbereich zu erzielen.

Antennendesign und Standort

Antennendesign und der Standort sind ebenfalls wichtig für die Abdeckung und die Ausbreitung von Funkwellen in einem LoRaWAN-Netzwerk. Die Antenne dient als „Vermittler“ zwischen dem Gerät und der Umgebung. Für eine optimale Leistung sollten folgende Aspekte berücksichtigt werden:

Antennengewinn. Antennen mit höherem Gewinn können die Energie der Funkwellen in eine bestimmte Richtung konzentrieren. Dadurch wird die Reichweite der Geräte im Netzwerk erweitert.

Antennenhöhe. Die Installation von Antennen in größerer Höhe über dem Boden kann die Reichweite eines LoRaWAN-Netzwerks erheblich vergrößern. Das geschieht, wei es auf der  Bodenebene mehr Hindernisse gibt.
Ausrichtung. Man sollte immer sicherstellen, dass die Antenne ordnungsgemäß auf den gewünschten Abdeckungsbereich ausgerichtet ist. Wenn eine Antenne falsch angebracht wird, kann es das Übertragungsverhalten des Signals beeinträchtigen.

Umgebung

Die Reichweite eines LoRaWAN-Funknetzes wird auch durch Gelände und Umgebung  beeinflusst, in der die Geräte betrieben werden. Das Signal kann aufgrund von Faktoren wie Vorhandensein von Gebäuden und Vegetation oder sogar vom Klima reflektiert oder abgeschwächt werden. All das beeinflusst den Abdeckungsbereich. Um die Auswirkungen der Umgebungsbedingungen zu minimieren, sollten Sie das Gebiet, in dem das Netzwerk bereitgestellt wird, gründlich erkunden und den Prozess entsprechend optimieren.

Störungen und Rauschen

Die Abdeckung im LoRaWAN-Netzwerk wird auch durch Strahlung anderer Funkgeräte und -systeme beeinträchtigt. Störungen von elektronischen Geräten und Quellen elektromagnetischer Strahlung verringern das Signal-Rausch-Verhältnis und beeinflussen die Effektivität von LoRaWAN.
Um das Rauschen von Störquellen zu reduzieren, ist es sinnvoll, besondere Aufmerksamkeit auf die Planung, Techniken zur Erweiterung des Frequenzspektrums und die Verwendung von Richtantennen zu legen. Auf diese Weise kann man die Auswirkungen von „konkurrierenden“ Signalen minimieren.

Spreizfaktor

Eine weitere Größe, die Einfluss auf die LoRaWAN-Abdeckung hat, ist der so genannte Spreizfaktor (Spreading Factor). Dieser Wert beeinflusst direkt die Reichweite und die Datenübertragungsrate. Ein niedriger Faktor bietet eine hohe Kanalbandbreite, aber nur über kurze Entfernungen. Ein höherer Faktor ermöglicht dagegen eine Datenübertragung über weite Strecken, jedoch mit geringerer Bandbreite bzw. Datenrate.

Um die richtige Bandbreitenauslastung zu erreichen, muss man das richtige Gleichgewicht zwischen Datenrate und Reichweite finden. Für eine effiziente Arbeit eines LoRaWAN-Netzwerks ist es unerlässlich. Daher sollte der Spreizfaktor je nach Anwendungsfall angepasst werden.

Gateways

Auch die Anzahl und der Standort von LoRaWAN-Gateways (Basisstationen) spielen eine Rolle bei der Optimierung der Abdeckung. Gateways fungieren als Vermittler zwischen Geräten und dem Netzwerkserver – sie empfangen und leiten Datenpakete weiter. Die Abdeckung ist in Bereichen, in denen mehr Gateways vorhanden sind, besser und zuverlässiger. Eine sorgfältig geplante Gateway-Infrastruktur reduziert das Risiko, Datenpakete zu verlieren.

Regulatorische Aspekte

Die Einhaltung von regulatorischen Standards ist bei der Bereitstellung von LoRaWAN-Netzwerken obligatorisch. Je nach Region können regulatorische Anforderungen die Sendeleistung, die Kanalbandbreite und den Betriebszyklus einschränken. Die Nichteinhaltung dieser Vorschriften kann sowohl zu technischen als auch zu rechtlichen Problemen führen. All das kann die Reichweite und Zuverlässigkeit des Netzwerks beeinträchtigen.

Um eine optimale LoRaWAN-Abdeckung zu erzielen, ist eine umfassende Analyse der Faktoren erforderlich, die die Signalverbreitung und die Netzwerkleistung beeinflussen. Bei der Betrachtung der Netzwerkarchitektur ist es wichtig, Frequenzbereiche, Sendeleistung, Antennendesign, Umgebungsfaktoren, Störungen, Datenraten, Anzahl der Gateways und regulatorische Aspekte zu berücksichtigen. Experten von Jooby planen LoRaWAN-Netzwerke, die eine zuverlässige Fernverbindung bei einer Vielzahl von Projekten bieten können, und helfen bei ihrer Bereitstellung.

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