Wie man die richtige LoRaWAN-Klasse (A, B, C) wählt: Ein einfacher Leitfaden

Einführung

Im Internet der Dinge (IoT) sprechen nicht alle Geräte dieselbe “Sprache”, wenn es um Timing und Kommunikation geht. LoRaWAN, Es gibt drei definierte Geräteklassen – A, B und C –, von denen jede ihr eigenes Muster zum Senden und Empfangen von Daten hat. Die Unterschiede zu kennen ist wichtig. Es beeinflusst die Reaktionsgeschwindigkeit Ihrer Geräte, ihre Akkulaufzeit und wie gut sie für Ihren Anwendungsfall geeignet sind.

Was sind LoRa und LoRaWAN?

LoRa ist die drahtlose Modulation, die Daten mit geringem Stromverbrauch über große Entfernungen überträgt. LoRaWAN ist das darüberliegende Netzwerkprotokoll, das festlegt, wie Geräte sich über Gateways mit einem Netzwerkserver verbinden, Nachrichten senden und empfangen. LoRa bildet die physikalische Schicht. LoRaWAN definiert die Kommunikationsregeln.

Was sind LoRaWAN-Klassen?

Klasse A

Was ist Klasse A?

Klasse A ist der Standard. Jedes LoRaWAN-Gerät unterstützt ihn. Es ist die energieeffizienteste Option und ideal für batteriebetriebene Geräte.

Wie funktioniert es?

Ein Gerät sendet bei Bedarf eine Uplink-Anfrage. Unmittelbar danach öffnet es zwei kurze Empfangsfenster – RX1 und RX2 – für mögliche Downlink-Anfragen aus dem Netzwerk. Wenn keine Downlink-Anfragen eingehen, wechselt es wieder in den Schlafmodus, bis die nächste Uplink-Anfrage gesendet wird. Downlink-Nachrichten können nur direkt nach einer Uplink-Anfrage zugestellt werden.

Vorteile

-Niedrigster Stromverbrauch

-Funktioniert gut für Geräte, die nur selten Daten senden.

-Einfach zu implementieren und zu skalieren

Nachteile

-Hohe Downlink-Latenz

-Der Server kann Daten erst senden, nachdem das Gerät sie übertragen hat.

-Nicht geeignet für die Echtzeitsteuerung

Klasse B

Was ist Klasse B?

Klasse B baut auf Klasse A auf, indem sie geplante Empfangszeiten hinzufügt. Sie stellt einen Mittelweg zwischen der Effizienz von Klasse A und der Reaktionsfähigkeit von Klasse C dar.

Wie funktioniert es?

Das Netzwerk sendet regelmäßig zeitlich synchronisierte Beacons aus. Geräte nutzen diese. IoT-Beacons tUm ihre internen Uhren zu synchronisieren, öffnen Geräte der Klasse B neben den zwei Empfangsfenstern nach einem Uplink auch zu bestimmten Zeiten “Ping-Slots”. Dadurch kann das Netzwerk Downlinks planmäßig senden und die Latenz im Vergleich zu Klasse A reduzieren.

Vorteile

-Geringere Downlink-Latenz als bei Klasse A

-Kann geplante Unicast- oder Multicast-Nachrichten senden

-Betrieb mit Batterien weiterhin möglich.

Nachteile

-Höherer Stromverbrauch als Klasse A

-Erfordert Netzwerk- und Gerätezeitsynchronisierung.-

-Etwas komplexere Einrichtung

Klasse C

Was ist Klasse C?

Klasse C hält das Empfangsfenster fast immer geöffnet. Sie eignet sich für Anwendungen, bei denen sofortiges Handeln wichtiger ist als Energieeinsparung.

Wie funktioniert es?

Wie bei Klasse A gibt es auch hier RX1- und RX2-Fenster, wobei RX2 permanent geöffnet bleibt und sich nur während einer Uplink-Übertragung schließt. Dadurch kann der Server nahezu jederzeit einen Downlink senden. Der Nachteil: ein deutlich höherer Energieverbrauch, weshalb diese Geräte üblicherweise netzbetrieben sind.

Vorteile

-Niedrigste Downlink-Latenz

-Echtzeitsteuerung möglich

-Kann jederzeit Daten empfangen

Nachteile

-Hoher Stromverbrauch

-Für den Batteriebetrieb selten praktikabel.

-Empfindlicher gegenüber Netzwerkstörungen

Die Unterschiede zwischen Klasse A, Klasse B und Klasse C?

Klasse A hört nur direkt nach dem Sprechen zu.

Klasse B hört zu, nachdem sie gesprochen hat, und auch zu vereinbarten Zeiten.

Klasse C hört fast immer zu.

Klasse A benötigt am wenigsten Strom, hat aber die längste Wartezeit für die Downlink-Verbindung. Klasse B bietet schnellere Reaktionszeiten durch etwas weniger Strom. Klasse C ist immer bereit, benötigt aber eine konstante Stromversorgung.

Kurzer Überblick über verschiedene LoRaWAN-Klassen

FAQ

Welche Endgeräteklasse verbraucht am wenigsten Strom?

Klasse A – weil es den größten Teil seiner Lebensdauer im Schlafmodus verbringt und Empfangsfenster nur kurz nach dem Senden öffnet.

Welche Geräteklasse weist die niedrigste Downlink-Latenz auf?

Klasse C – das Empfangsfenster ist fast immer geöffnet, sodass das Netzwerk Befehle sofort senden kann.

Welche Geräteklasse wird mittels periodischer Beacons mit dem Netzwerk synchronisiert?

Klasse B – es empfängt Netzwerk-Beacons, um seinen Zeitplan anzupassen.