Professionelles, sicheres, privates LoRaWAN
Die LoRa-Basestation versteht sich als Erweiterung des bestehenden MiDASS / RmCU Konzepts, um Verbrauchszähler und Smart City Sensorik mit LoRaWAN-Schnittstelle an übergeordnete Portale wie z.B. Energie Management Systeme anzubinden. Mit unseren LoRa-Basestations und LoRa-Gateways können autarke LoRa-Netzwerke aufgebaut werden die keine Internet Cloud Server benötigen. Es werden LoRaWAN-Endgeräte Class A (Sensoren wie z.B. Wasserzähler) und Class C (Aktoren wie z.B. Schalter) unterstützt. Für grosse Projekte ist auch eine Anbindung über eine MS-SQL-Datenbank lieferbar, die von der Firma Ingsoft in Nürnberg entwickelt und vertrieben wird.
Aufbau
Die LoRa-Gateways fügen sich in das bestehende MiDASS / RmCU V 4.0 Konzept ein und ermöglichen auch den Ausbau bestehender RmCU/MiDASS Installationen zu einem großen LoRa-Netzwerk. Mehrere LoRa-Gateways können dabei über eine Zentrale LoRa-Basestation, die den Network- und Application-Server beinhaltet, zusammengefasst werden, um flächendeckend Daten zu erfassen. Durch den intregrierten Network- und Application-Server sparen Sie sich die bei anderen Anbietern übliche Anbindung an eine Cloud, und vermeiden die sonst üblichen Kosten für die Sensor-Verwaltung und Messwert-Decodierung. Somit bleiben Ihre Daten DSGVO konform “vertraulich” in Ihrem eigenen IP-Netzwerk. Das System unterstützt auch eine bidirektionale Kommunikation. Dadurch ist es möglich Befehle an die LoRa-Endgeräte zu senden.
Klassiches LoRaWAN System:
Single LoRa-Basestation
Die Single LoRa-Basestation besteht aus einer Zentralen LoRa-Basestation mit einem integrierten LoRaWAN Network- und Application-Server und eignet sich zur Datenerfassung in grösseren Gebäuden oder kleineren Industriekomplexen.
Mit einer Zentralen LoRa-Basestation werden die Energiedaten aller Sensoren und Verbrauchszähler innerhalb des Gebäudes empfangen, aufbereitet und über die vielfältigen Schnittstellen zur Weiterverarbeitung zur Verfügung gestellt. Die folgende Abbildung zeigt einen beispielhaften Aufbau einer Single LoRa-Basestation im Sub-Meter Bereich.
Kleines / Mittleres / Großes LoRa-Netzwerk
Kleines LoRa-Netwerk
(Zentrale LoRa-Basestation + LoRa-Gateways)
Ein kleines LoRa-Netzwerk besteht aus einer Zentralen LoRa-Basestation und einer geringen Anzahl an LoRa-Gateways. Durch die LoRa-Gateways, welche als zusätzliche Empfänger agieren, können größere Areale, wie beispielsweise Reihenhaussiedlungen oder Industrieanlagen, mit einem flächendeckenden LoRa-Netzwerk ausgestattet werden. Die Kommunikation mit den Sensoren erfolgt bidirektional über alle Stationen. Die LoRa-Gateways werden dabei über LAN oder LTE-Modem mit der Zentralen LoRa-Basestation verbunden. Im Sinne des BSI-Grundschutzes kann die IP-Anbindung über OpenVPN TLS verschlüsselt werden.
Die folgende Abbildung zeigt einen beispielhaften Aufbau eines LoRa-Netzwerks zur Überwachung eines Nahwärmenetzes. Die Wärmemengenzähler befinden sich im Kellergeschoss, etwa 1 m unterhalb des Erdniveaus.
Mittleres LoRa-Netzwerk
(RmCU als Network- und Application-Server im Rechenzentrum + LoRa-Gateways)
Ein mittleres LoRa-Netzwerk zur Abdeckung einer größeren Fläche besteht aus einem Network- und Application-Server und mehreren LoRa-Gateways. Der Network- und Application-Server kann hier im Sinne der DSGVO und ISO 27001 in Ihrem Rechenzentrum auf einem speziell angepassten RmCU betrieben werden, so dass mehrere hundert Sensoren oder Verbrauchszähler verwaltet werden können.
Die folgende Abbildung zeigt einen beispielhaften Aufbau eines mittleren LoRa-Netzwerks und die Ergebnisse der von uns dafür durchgeführten, stichprobenartigen Funkmessung. In diesem Fall geht es um die Anbindung von 1500 Wasserzählern im Kellergeschoss.
Großes LoRa-Netzwerk
(Virtuelle Maschine oder Linux-Rechner als Network- und Application-Server im Rechenzentrum + LoRa-Gateways)
Für große LoRa-Netzwerke zur Anbindung von mehreren tausend Sensoren bzw. Verbrauchszählern kann der Network- und Application-Server in Ihrem Rechenzentrum auch auf einem Linux-Rechner betrieben werden.
Die folgende Abbildung zeigt einen beispielhaften Aufbau eines großen LoRa-Netzwerks. In ihr ist eine Vielzahl von LoRa-Gateways zu sehen, welche über einen Zentralen Network- und Application-Server auf einer Virtuellen Maschine vernetzt sind und die Daten von mehreren tausend Sensoren bzw. Verbrauchszählern erfassen. Wahlweise kann das System auch auf einem Linux-Rechner in einem Rechenzentrum installiert werden.
Weitere Beispiele aus unseren über 500 LoRa-Projekten
Weitere Beispiele aus unseren Projekten finden Sie hier: LoRa-Projekte Beispiele
Drittmengen - Messung
Unser System liefert im Sinne der PTB A 50.7 punktgenaue 15 min Werte und führt die vom Gesetzgeber geforderte Zeitsynchronisierung der Verbrauchszähler automatisch aus.
- Zulässige Messgeräte
- Janitza UMG 96-PA MID mit lokalem Datenspeicher über Modbus RTU
Netzwerk Anbindung
Die IP-Anbindung an das übergeordnete System und die auf UDP basierende Kommunikation der LoRa-Gateways mit der Zentralen LoRa-Basestation erfolgt über LAN oder über ein integriertes LTE-Modem. Eine 450 MHz und eine 5G Variante des Modems ist lieferbar. Optional können die Zentrale LoRa-Basestation und die LoRa-Gateways über einen OpenVPN Server mit TLS-Verschlüsselung (TLS V1.3) verbunden werden. Damit kann die Kommunikation über Mobilfunknetze oder das Internet im Sinne des BSI-Grundschutzes abgesichert werden.
Network + Application Server
Integrierter LoRaWAN Network-Server
Die Verwaltung der LoRa Sensoren inkl. der notwendigen Keys erfolgt manuell über das integrierte Webinterface (deutsch/englisch) oder automatisiert über eine XML- bzw. JSON-Schnittstelle. Alle dem Funksystem LoRa erfassten Qualitätsparameter werden geloggt und angezeigt.
Integrierter Application-Server
Die erfassten Messwerte können, je nach Sensorik, auf Datenpunkte gemappt werden. Über die im Webinterface (deutsch/englisch) integrierte Messwerttabelle werden aktuelle und historische Messwerte angezeigt.
Zur Anbindung an übergeordnete Systeme stehen folgende Schnittstellen zur Verfügung:
LoRa Basestation Features
- LoRaWAN Empfänger mit 868 MHz, 8 Channels
- LoRaWAN Network Server
- Unterstützt die LoraWAN Sensoren Class A und Class C
- Activations Modes
- ABP (Activation By Personalization) Mode (DevAddr / NwkSKey / AppSKey)
- OTAA (Over-The-Air Activation) Mode (AppEUI / DevEUI / AppKey)
- Entschlüsselung der Uplink Messages der End- Nodes, Parsing des Payloads