Ein Bekannter von mir hat letztes Jahr in einem Mehrfamilienhaus in Brandenburg die Heizungszähler vernetzt. 42 Wohnungen, drei Etagen, Betondecken. Er hat es zuerst mit WLAN versucht. Nach zwei Wochen hat er es aufgegeben. Dann hat er ein einziges LoRaWAN-Gateway in den Keller gestellt, und plötzlich kamen alle 42 Sensoren durch — durch Stahlbeton, durch die verschachtelten Steigschächte, ohne einen einzigen Repeater. Kosten: rund 280 Euro für das Gateway, dazu ein paar Stunden Konfiguration.
Das ist die Geschichte, die ich jedes Mal erzähle, wenn mich jemand fragt, was an LoRaWAN eigentlich so besonders ist. Denn darum geht es am Ende: Reichweite und Energieverbrauch in einem Verhältnis, das keine andere Funktechnik im IoT so hinbekommt. Aber das ist nur die halbe Wahrheit, und die andere Hälfte wird in den meisten Einführungen verschwiegen. LoRaWAN hat nämlich ziemlich harte Grenzen, und wer sie nicht kennt, plant sich in eine Sackgasse.
Wichtige Erkenntnisse
- LoRaWAN ist ein offener Netzwerkstandard auf Basis der patentierten LoRa-Modulation von Semtech — die Spezifikation selbst ist frei, die Funkchips nicht.
- „Kostenlos“ ist LoRaWAN nur, wenn Sie ein eigenes Gateway betreiben. Öffentliche Netze kosten Abo-Gebühren, oft pro Gerät und Jahr.
- Die harten Grenzen: Duty-Cycle 1 % im EU-Frequenzband, winzige Nutzlasten, geringe Datenraten, praktisch keine Mobilität.
- Für den Start brauchen Sie einen Sensor, ein Gateway und ein Netzwerkserver-Konto — mehr nicht.
- Als Alternative lohnt der Blick auf NB-IoT, wenn Sie ohnehin Mobilfunkabdeckung haben und mehr Durchsatz brauchen.
Was ist LoRaWAN und wie funktioniert es wirklich?
LoRaWAN steht für Long Range Wide Area Network. Der Name führt ein bisschen in die Irre, weil zwei Dinge vermischt werden, die man sauber trennen muss.
LoRa versus LoRaWAN: der Unterschied, den viele übersehen
LoRa ist die Modulationsart. Sie kommt von der Firma Semtech, ist patentiert und arbeitet mit einer Technik namens Chirp-Spread-Spectrum: Der Sender „zwitschert“ ein Signal über ein breites Frequenzband, und der Empfänger kann selbst dann noch etwas heraushören, wenn das Signal weit unter dem Grundrauschen liegt. Deshalb kommen diese Funkwellen so tief durch Wände.
LoRaWAN ist die Netzwerkschicht darüber. Sie legt fest, wie Geräte sich anmelden, wie Nachrichten verschlüsselt und geroutet werden, wie die Klassen A, B und C funktionieren. Diese Spezifikation wird von der LoRa Alliance gepflegt und ist öffentlich einsehbar — jeder darf damit bauen, ohne Lizenzgebühren an die Alliance zu zahlen.
Und die Architektur dahinter? Simpel. Ein Sensor schickt ein paar Bytes. Ein Gateway in der Nähe empfängt sie und leitet sie über eine normale Internetverbindung an einen Netzwerkserver weiter. Der entscheidet, welche Anwendung die Daten bekommt. Fertig.
Der entscheidende Punkt, den ich am Anfang nicht verstanden habe: Das Gateway verarbeitet das Funkpaket nicht selbst. Es reicht es nur weiter. Deshalb kann ein einziges Gateway hunderte Sensoren bedienen, und deshalb ist die Hardware so billig.
Was Sie mit den Daten nicht machen können
Hier wird es unangenehm. Ein LoRaWAN-Paket fasst je nach Spreading Factor zwischen 51 und 242 Byte — Nutzlast, nicht Gesamtpaket. Wer versucht, ein Firmware-Update über die Funkstrecke zu schieben, wird sehr schnell sehr geduldig. Die Datenrate bewegt sich je nach Konfiguration zwischen etwa 0,3 und 50 kbit/s. Ein Bild. Ein Audiostream. Eine Videotürklingel. Vergessen Sie es.
- Periodische Messwerte: ideal
- Alarme und Statusmeldungen: ideal
- Binärbefehle an Aktoren: geht
- Dateien jeglicher Art übertragen: nein
Dazu kommt die Latenz. Ein Gerät der Klasse A — das ist der Standard — öffnet nach dem Senden nur zwei kurze Empfangsfenster. Wer eine Antwort in unter einer Sekunde erwartet, sollte lieber zu etwas anderem greifen.
Ist LoRaWAN kostenlos?
Jein. Und diese Antwort ist unbefriedigend, aber ehrlich.
Wo nichts kostet — und wo dann eben doch
Die Spezifikation ist frei. Sie können sich ein Gateway kaufen, es aufstellen, einen Open-Source-Netzwerkserver wie ChirpStack auf einem Raspberry Pi installieren und von vorne bis hinten alles selbst betreiben. Dann zahlen Sie keine laufenden Gebühren. Kein Abo, keine Datenflatrate, keine Vertragsbindung. Nur Strom.
Der Haken: Sie sind dann auch Ihr eigener Systemadministrator. Ich habe das ein halbes Jahr lang so gemacht. Es läuft — bis das Gateway nach einem Gewitter neu startet und die Sensoren nicht mehr wissen, wohin. Kein Support, kein Ticket, nur Sie und ein Logfile um elf Uhr abends.
Der zweite Weg ist das öffentliche Netz. The Things Network beispielsweise ist für kleine Projekte kostenfrei, aber mit Fair-Use-Grenzen bei den Nachrichten pro Gerät und Tag. Wer produktiv unterwegs ist — also mit Service-Level und Ansprechpartner — landet bei kommerziellen Anbietern und zahlt typischerweise einen Betrag pro Gerät und Jahr, der sich je nach Anbieter deutlich unterscheidet. Ich nenne hier bewusst keine Zahl, weil ich schon Angebote gesehen habe, die um den Faktor vier auseinanderlagen, je nach Verhandlungsgeschick und Volumen.
Und dann wäre da noch das, was die meisten vergessen: die Hardware selbst. Ordentliche LoRaWAN-Sensoren für Temperatur oder Feuchte kosten je nach Gehäuse, Schutzart und Zertifizierung zwischen etwa 30 und über 150 Euro pro Stück. Bei 50 Sensoren im Feld ist das kein Nebenaspekt. Dazu kommen die Gateways. Rechnen Sie das zusammen, bevor Sie sich für LoRaWAN entscheiden — nicht danach.
| Betriebsmodell | Laufende Kosten | Aufwand | Passt zu |
|---|---|---|---|
| Eigenes Gateway, eigener Server | nur Strom | hoch (Wartung, Updates) | Bastler, abgeschottete Standorte |
| The Things Network | kostenlos, mit Limits | gering | Prototypen, Lernprojekte |
| Kommerzieller Netzbetreiber | Gebühr pro Gerät und Zeitraum | gering | Produktivbetrieb mit SLA |
| Managed Private Network | Einrichtung plus Wartungspauschale | mittel | Industrie mit eigenen Hallen |
Was sind die Nachteile von LoRaWAN?
Ich will hier nicht die übliche „trotz aller Vorteile gibt es Herausforderungen“-Floskel bringen. Die Probleme sind konkret und sie tun weh.
Der Duty-Cycle ist keine Empfehlung, sondern Gesetz
Im europäischen Frequenzband EU868 — genauer im Bereich um 868 MHz — gilt eine regulatorische Vorgabe: Ihr Gerät darf pro Subband nur ein Prozent der Zeit senden. Das klingt nach viel, bis man es ausrechnet. Bei einem Sendevorgang von 60 Millisekunden und einem einzigen Subband heißt das: etwa alle sechs Sekunden ein Paket. Auf dem beliebtesten Subband sind es eher 10 bis 30 Sekunden Abstand, wenn man es sauber macht.
Wer also eine Anwendung mit sekündlichem Messintervall plant, ist bei LoRaWAN schlicht falsch. Das ist, als würde man einen LKW für Formel-1-Runden buchen. Und: Der Duty-Cycle ist nicht bloß eine Konvention, sondern wird in Deutschland reguliert. Ein Blick in die einschlägigen Vorgaben lohnt, bevor man sich die Finger verbrennt.
Keine Mobilität, kaum Roaming
Ein LoRaWAN-Gerät bleibt in seinem Netz. Wandert der Sensor aus der Reichweite seines Gateways, ist er weg. Roaming zwischen unterschiedlichen LoRaWAN-Netzen existiert auf dem Papier, ist in der Praxis aber ein Flickenteppich. Für fest installierte Sensoren an einer Wand ist das egal. Für einen Tracker an einem Fahrzeug ist es ein Problem.
Und dann die Reichweite selbst. Die berühmten „bis zu 10 Kilometer“ gelten im freien Feld, mit Sichtverbindung, bei bestem Wetter. In der Stadt sind Sie realistisch bei 1 bis 3 Kilometern, in Gebäuden entsprechend weniger. Das ist immer noch ordentlich, aber es ist eben nicht das, was in den Datenblättern steht.
Sicherheit ist machbar, aber nicht automatisch
LoRaWAN verschlüsselt mit AES-128 und kennt zwei Anmeldeverfahren: OTAA, bei dem jedes Gerät einen eigenen Schlüssel aushandelt, und ABP, bei dem die Schlüssel fest eingebrannt sind. OTAA ist der richtige Weg. ABP wird trotzdem von vielen billigen Modulen als Default verwendet, und das ist eine schlechte Idee. Wer die Schlüssel aller Geräte im selben Firmware-Image verteilt und dann ein Gerät verliert, hat ein Problem, das er nicht mehr reparieren kann.
Was brauche ich für LoRaWAN?
Drei Dinge, und die Reihenfolge bei der Beschaffung ist wichtiger als man denkt.
Gateway, Sensor und Netzwerkserver — die Minimalausstattung
- Ein Gateway. Die einfachsten Varianten beginnen bei rund 100 Euro, ordentliche 8-Kanal-Gateways mit gutem Gehäuse liegen eher bei 200 bis 400 Euro. Ein Gateway reicht für viele Anwendungen — es ist normalerweise besser, mit einem guten Gateway anzufangen als mit drei billigen. Auf die Wetterfestigkeit achten, wenn es nach draußen soll.
- Mindestens ein Sensor. Für den Einstieg eignen sich einfache Temperatur- oder Türsensoren. Wer auf Arduino setzen will, sollte wissen: Die fertigen LoRaWAN-Libraries erledigen die ganze OTAA- und Frame-Logik, aber die Funkregulierung — also Duty-Cycle und Kanalwahl — müssen Sie selbst im Blick behalten. Ich habe mir damit einmal fast eine Rüge eingefangen, weil der Testaufbau munter vor sich hinsendete.
- Ein Netzwerkserver-Konto. Entweder lokal oder in der Cloud. Dort registrieren Sie Gateway und Geräte, dort sehen Sie die Pakete ankommen. Ohne diesen Schritt ist das Gateway ein stummer Kasten.
Der Zeitaufwand für den ersten funktionierenden Aufbau: bei mir waren es zwei Abende, davon einer für die Fehlersuche an einer veralteten Firmware. Der zweite Abend hätte nicht sein müssen. Wer sich vorher informiert, welches Gateway aktuell noch gepflegt wird, spart sich das.
Lohnt sich der Einstieg überhaupt?
Wenn Sie mehr als ein Dutzend Sensoren über eine größere Fläche verteilen wollen und die meiste Zeit nur wenige Bytes senden — ja, dann ist LoRaWAN in meinen Augen die beste Wahl da draußen. Ich würde mich auf diesen Standpunkt festnageln lassen.
Wenn Sie ein paar Geräte in einem Raum vernetzen wollen, ist es Overkill. Wenn Sie viel Datenvolumen brauchen, greifen Sie zu NB-IoT oder gleich zu WLAN. Wenn Sie vor allem Euro sparen wollen und bereits Mobilfunkempfang haben, rechnen Sie NB-IoT ernsthaft durch, bevor Sie eine eigene Funkinfrastruktur aufbauen.
Was ich dagegen niemals wieder unterschätzen würde: die Frage, wer das Netz in drei Jahren betreibt. Ein privates LoRaWAN-Netz ist eine Verpflichtung, kein Projekt. Man installiert es nicht, man heiratet es. Und wenn der Kollege, der es aufgesetzt hat, das Unternehmen verlässt, sollte irgendwo dokumentiert sein, wie das Gateway heißt und wo der Netzwerkserver läuft. Bei mir stand das eine Zeit lang nur in einer Slack-Nachricht. Die ist inzwischen weg.
Das ist vielleicht die unbequemste Lektion: Die Technik ist billig, robust und gut durchdacht. Die Betriebsorganisation drumherum ist es nicht.
