LoRaWAN-Netzwerkserver erklärt

Beim Durchlesen von Artikeln zum Thema Internet der Dinge (IoT) ist uns aufgefallen, dass der LoRaWAN-Netzwerkserver nicht ausreichend erklärt wird. Daher ist es berechtigt zu fragen: Was genau ist ein LoRaWAN-Netzwerkserver und wie funktioniert er? In diesem Artikel beleuchten wir LoRaWAN genauer und erklären, was ein LoRaWAN-Netzwerkserver ist, wie er funktioniert und wie man die beste Option auswählt. Lesen Sie weiter, um mehr über den LoRaWAN-Netzwerkserver zu erfahren. 

Was ist ein LoRaWAN-Netzwerkserver?

LoRaWAN Network Server ist eine Software, die zur Verwaltung eines Netzwerks von Low-Power Wide Area Network (LPWAN)-Geräten unter Verwendung des LoRaWAN- Protokolls verwendet wird.

Es dient als umfassende Plattform für: 

• Datenübertragung zwischen Geräten und Anwendung  
• Geräteverwaltung 
• Gateway-Verwaltung 
• Gerätekonfiguration 
• Benutzerrollen und Zugriffsverwaltung. 

Es dekodiert außerdem LoRaWAN-Pakete, filtert redundant verbundene Daten, führt Sicherheitsprüfungen durch, plant automatisch die Bestätigung über das optimale Gateway und optimiert adaptiv die Datenraten basierend auf der Geräte- oder Netzwerkkonfiguration. 

Wenn Sie einen kommerziell erhältlichen (externen) LoRaWAN-Netzwerkserver nutzen, sollte dieser Ihnen Informationen zur Verbindungsqualität und Netzwerkleistung bereitstellen, damit Sie fundierte Systementscheidungen treffen können. Darüber hinaus kann der LoRaWAN-Netzwerkserver Gateways, Integrationen und Geräte automatisch auf ihre korrekte Funktion überwachen und Statusmeldungen senden. Nicht alle Netzwerkserver bieten diese Funktion, TEKTELIC hingegen schon – ein äußerst komfortabler und vorteilhafter Vorteil für den Anwender.

Was ist LoRaWAN-Infrastruktur?

Die LoRaWAN-Infrastruktur bildet das Rückgrat, das die Kommunikation verschiedenster Geräte untereinander ermöglicht. Sie besteht aus drei Schichten: Gateways, Endknoten und dem Netzwerkserver. Jede Schicht bietet unterschiedliche Funktionen für die Kommunikation zwischen Sensoren und Anwendungen.

Gateways

Gateways sind physische Geräte, die zwischen Endgeräten und dem Netzwerkserver geschaltet werden und den Aufbau von LoRaWAN-Netzwerken mit geringem Stromverbrauch und niedriger Bandbreite über große Entfernungen ermöglichen. Gateways sind in der Regel sehr kompakt und können auf Dächern, Wassertürmen oder anderen Gebäuden mit weitem Blick montiert werden. 

TEKTELIC bietet eine Vielzahl von LoRaWAN-Gateways für den Markt an, darunter Modelle für den Innen- und Außenbereich. Unser KONA Enterprise Gateway ist beispielsweise die ideale Wahl für Unternehmen, die ein zuverlässiges, sicheres und wetterfestes Gateway suchen. Es ist für den Einsatz im Innen- und Außenbereich konzipiert und ermöglicht eine schnelle, stabile und zuverlässige Verbindung. KONA Enterprise bietet Unternehmen zudem die Flexibilität, ihre Netzwerke problemlos zu erweitern und neue Geräte und Anwendungen schnell zu integrieren.

Endgeräte

Endknoten sind kleine LoRaWAN-Geräte , die Daten an Gateways senden. Sie können batteriebetrieben oder netzunabhängig betrieben werden und kommunizieren drahtlos. Diese Geräte lassen sich in verschiedenen Anwendungen einsetzen, beispielsweise in intelligenten Gebäuden (zur Überwachung von Umgebungsbedingungen, Anwesenheit und Bewegung), Krankenhäusern mit vernetzten Patientenzimmern, landwirtschaftlichen Flächen (zur Erfassung der Bodenbeschaffenheit und effizienteren Bewässerung) und Produktionsanlagen (zur Benachrichtigung von Anlagenmanagern bei Geräteausfällen, zur Überwachung von Alleinarbeitern usw.).

TEKTELIC bietet eine Reihe von LoRaWAN-Sensoren für verschiedene Anwendungsbereiche und Branchen an, darunter auch die oben genannten. Beispielsweise ist unser SPARROW Asset Tracker ein universelles Gerät zur Echtzeit-Ortung von Ausrüstung und anderen wichtigen Anlagen. Er nutzt LoRaWAN-Konnektivität und Bluetooth Low Energy (BLE) für die Echtzeit-Standortverfolgung und -berichterstattung. SPARROW ist für den Innenbereich konzipiert und verfügt über einen ereignisbasierten Startvorgang, wodurch er energieeffizient und kostengünstig für verschiedene Organisationen ist. Dieses Gerät eignet sich zur Anlagenverfolgung im Gesundheitswesen , in Bürogebäuden, im Einzelhandel, in öffentlichen Bereichen (Museen, Bibliotheken und Gebäudekomplexen) und weiteren Bereichen.

Netzwerkserver

Wie bereits erwähnt, fungiert der Netzwerkserver als Vermittler zwischen den Endbenutzern und den Sensoren und ist für die Verwaltung des Datenaustauschs verantwortlich. 

Der Netzwerkserver hat mehrere Schlüsselfunktionen: 

• Authentifizierung und Autorisierung 

Der LoRaWAN-Netzwerkserver ist für die Authentifizierung und Autorisierung von Benutzern, Gateways, Geräten und Integrationen zuständig, um sicherzustellen, dass nur autorisierte Entitäten Zugriff auf das Netzwerk erhalten. Dies ist wichtig für die Aufrechterhaltung der Netzwerksicherheit.

• Netzwerksitzungen verwalten 

Es stellt die notwendigen Routing-, Netzwerkmanagement- und Sicherheitsdienste bereit, damit die Geräte untereinander und mit der Endbenutzeranwendung kommunizieren können. Es ist außerdem für die Verwaltung der Netzwerktopologie und den optimalen Netzwerkbetrieb verantwortlich. Der Netzwerkserver weist die Sitzungsschlüssel zu und verwaltet sie, die zur Verschlüsselung der von den Geräten übertragenen Daten verwendet werden. 

• Deduplizierung von Uplink-Nachrichten 

Gemäß der LoRaWAN-Netzwerkarchitektur kann eine Nachricht vom Gerät über mehrere Gateways an den Netzwerkserver übermittelt werden. Dies führt zu Duplikaten in der Uplink-Verbindung, und die Aufgabe des Netzwerkservers besteht darin, Duplikate zu entfernen und eine einzelne Nachricht zu verarbeiten.

• Verwaltung des LoRaWAN-Netzwerks 

Der Netzwerkserver überwacht die Leistung des LoRaWAN-Netzwerks, sodass der Benutzer Netzwerkparameter wie Datenrate, Leistung und Kanalauswahl verwalten kann, um eine effiziente Nutzung der Netzwerkressourcen zu gewährleisten. 

• Auswahl des besten Gateways zur Bereitstellung einer Downlink-Verbindung zum Gerät 

Das bedeutet, das Gateway auszuwählen, das die effizienteste Verbindung für die Datenübertragung und die zuverlässigste Downlink-Verbindung zum Endgerät gewährleistet. Dies wird durch die Berücksichtigung von Netzwerkparametern wie Signalstärke, verfügbarer Bandbreite, Latenz usw. erreicht. 

• Routing von Uplinks und Downlinks zwischen Geräten und Anwendungen über verschiedene Integrationen 

Es bezeichnet den Prozess der Datenübertragung zwischen Geräten, wie z. B. Sensoren, und Anwendungen über einen LoRaWAN-Netzwerkserver. Dieser Prozess beinhaltet das Routing von Daten durch Integrationen mit anderen Netzwerken und Protokollen, wie z. B. REST- oder MQTT-APIs, um die Daten vom Gerät zur Anwendung zu übermitteln.

TEKTELIC bietet eine Vielzahl von Server einschließlich der KONA CORE LoRaWAN® Netzwerkserver.
Es stehen zwei Bereitstellungsoptionen zur Verfügung: TEKTELIC wird in der Cloud gehostet und kann lokal installiert werden, wobei die Installation in jeder privaten Cloud oder jedem Rechenzentrum möglich ist.
Was ist bei der Auswahl eines LoRaWAN-Netzwerkservers zu beachten?

Bei der Auswahl eines LoRaWAN-Netzwerkservers gibt es einiges zu beachten. Die Berücksichtigung dieser Punkte hilft Ihnen, die beste Lösung für Ihr Projekt zu finden. 

Kompatibilität und Anpassung

Stellen Sie sicher, dass der Server mit den von Ihnen verwendeten LoRaWAN-Geräten und Gateways kompatibel ist. Der Netzwerkbetrieb ist in der LoRaWAN-Spezifikation definiert. Standardmäßig wird die Spezifikationsversion 1.0.x verwendet. 

Überlegen Sie, ob Sie einen Server benötigen, der sich stark an spezifische Anforderungen anpassen lässt, oder ob eine Standardlösung ausreicht. 

Stromverbrauch des Geräts

Das Energiemanagement von Geräten ist einer der wichtigsten Aspekte jeder IoT-Lösung, insbesondere beim Aufbau eines großen Netzwerks von Endgeräten. Um Kosten für die Geräteinfrastruktur und den Batteriewechsel zu sparen, ist die Wahl eines energieeffizienten LoRaWAN-Netzwerkservers entscheidend.

Idealerweise unterstützt ein LoRaWAN-Endgerät adaptive Datenraten (ADR), die zur Verlängerung der Akkulaufzeit und zur Verbesserung der Funkbedingungen beitragen. Diese Funktion ermöglicht es dem Netzwerkserver, die Datenrate basierend auf dem empfangenen Signal-Rausch-Verhältnis (SNR) jedes Geräts zu steuern.

Kosten

Ermitteln Sie Ihr Budget für einen LoRaWAN-Netzwerkserver und vergleichen Sie die Preise verschiedener Anbieter. Beachten Sie, dass zusätzliche Kosten für Wartung, Support und Upgrades anfallen können. Eine Kosten-Nutzen-Analyse kann hilfreich sein, um sicherzustellen, dass sich die Netzwerkserverkosten auch bei einer großen Anzahl von Geräten und Gateways lohnen. 

Skalierbarkeit

Stellen Sie sicher, dass der Server für die Bewältigung großer Datenmengen und des damit verbundenen Datenverkehrs ausgelegt ist, wenn Ihr Netzwerk wächst. Achten Sie auf einen Server, der sich problemlos an die Anforderungen Ihres Netzwerks anpassen lässt. Die Architektur sollte horizontale Skalierung unterstützen, um eine nahezu lineare Abhängigkeit zwischen Last und Verarbeitungsressourcen zu erreichen. Dadurch erzielen Sie uneingeschränkte und theoretisch unbegrenzte Wachstumsmöglichkeiten. 

Integration

Achten Sie außerdem darauf, dass sich der Server problemlos in andere Systeme wie Cloud-Plattformen oder Datenbanken integrieren lässt, damit Sie beim Ausbau Ihres Netzwerks keinen Serverwechsel vornehmen müssen. Die Unterstützung von WebHooks, HTTP-API und MQTT-API ermöglicht die Integration mit den meisten Anwendungsbereichen und Drittanbieterlösungen. 

Sicherheit

Suchen Sie nach einem Server, der sichere Authentifizierung, Verschlüsselungsmethoden und Zugriffskontrolle bietet. Standardoptionen umfassen: 

• 128-Bit-AES-Verschlüsselung der Gerätenutzdaten 
• TLS-Terminierung von HTTP und MQTT-Integrationen 

Stellen Sie außerdem sicher, dass der Server regelmäßig mit den neuesten Sicherheitspatches aktualisiert wird. Durch diese Maßnahmen gewährleisten Sie, dass die ausgetauschten Nachrichten vor potenziellen Angriffen und unberechtigtem Zugriff geschützt sind. 

Unterstützung

Nicht zuletzt müssen Sie sicherstellen, dass Ihr IoT-Anbieter angemessenen Support für den Server bietet, einschließlich Dokumentation, Fehlerbehebung und Schulungen. Es kann hilfreich sein, Nutzerbewertungen und Erfahrungsberichte zu lesen, um die Qualität des Supports einzuschätzen. Sie möchten schließlich nicht mit der neuen Technologie allein gelassen werden und keine Erklärungen erhalten. 

Welche Option ist die richtige: Gehostet oder On-Premise?

Die bessere Wahl zwischen einem vom Anbieter gehosteten oder einem On-Premise-LoRaWAN-Netzwerkserver hängt von den spezifischen Bedürfnissen Ihres Unternehmens ab. Verfügt Ihr Unternehmen über die notwendigen Ressourcen und das Fachwissen, um den Server intern zu verwalten und zu warten, ist ein On-Premise-Server möglicherweise die bessere Option. Fehlen diese Ressourcen oder das Fachwissen hingegen, kann ein Cloud-Server die bessere Wahl sein. 

Hier ist eine Vergleichstabelle: 

	Vom Anbieter gehostet	Vor-Ort
Einrichtung und Wartung	Die Verwaltung erfolgt vollständig durch den Anbieter, der sich um Serverwartung, Upgrades und Sicherheitspatches kümmert.	Der Benutzer muss dies selbstständig verwalten, was insbesondere für diejenigen mit geringen oder gar keinen technischen Kenntnissen Schwierigkeiten mit sich bringen kann.
Skalierbarkeit	Skalierbar und mit den Bedürfnissen Ihres Unternehmens skalierbar. Der Anbieter kümmert sich um die Infrastruktur, sodass Sie sich auf andere Aspekte Ihres Geschäfts konzentrieren können.	Die Skalierung der Infrastrukturverarbeitungskapazität für den Netzwerkserver wird zur Verantwortung des Hosting-Unternehmen.
Kosten	Erfordert weniger Vorabinvestitionen als On-Premise-Server, und die Kosten verteilen sich oft über ein abonnementbasiertes Modell.   Wenn Sie sich beispielsweise für eine Komplettlösung mit TEKTELIC entscheiden, erhalten Sie einen kostenlosen LoRaWAN-Netzwerkserver zur Nutzung sowie Support von unserem technischen Team.	Möglicherweise ist eine höhere Anfangsinvestition erforderlich, da Sie Folgendes benötigen: Kauf und die Serverhardware, -software und die zugehörige Infrastruktur instand halten.
Sicherheit	Die Verantwortung für Verschlüsselungs- und Autorisierungsprotokolle liegt beim Anbieter. Daher sollten Sie einen vertrauenswürdigen Anbieter finden, um sich hinsichtlich Ihrer Daten sicher zu fühlen.	Benutzer können bei der Instandhaltung Sie haben die volle Kontrolle über ihre Daten und Sicherheitsprotokolle. Dies kann für Organisationen, die strenge Sicherheitsmaßnahmen benötigen, von Vorteil sein, beispielsweise solche, die sensible Daten verarbeiten. vvvv
Anpassbarkeit	Bei gehosteten Servern ist ein umfassender Grad an Anpassung nicht immer möglich.	Kann in hohem Maße an spezifische organisatorische Anforderungen angepasst werden.

Beliebteste LoRaWAN-Netzwerkserver

• TEKTELIC-Server 

Der KONA CORE LoRaWAN® Netzwerkserver bietet volle Unterstützung für die neuesten LoRaWAN-Versionen und ermöglicht Anwendern die einfache Konfiguration und Verwaltung ihrer Netzwerke. Er bietet zudem erweiterte Funktionen wie die Fernverwaltung und -überwachung von Geräten. KONA CORE ist außerdem hochsicher und eignet sich daher ideal für kritische Anwendungen, bei denen Sicherheit höchste Priorität hat. Mit seiner benutzerfreundlichen Oberfläche und den leistungsstarken Funktionen ist KONA CORE die perfekte Wahl für alle, die ein LoRaWAN-Netzwerk einrichten und verwalten möchten.

TEKTELIC bietet außerdem den KONA ELEMENT OA&M-Server an . Dieser Server dient der Konfiguration und Überwachung von TEKTELIC- Gateways. Er unterstützt fortschrittliche Überwachungs- und Verwaltungstools, um optimale Gateway-Performance und die einfache Integration in bestehende Netzwerke und Systeme zu gewährleisten . Die Integration mit Drittanbieterlösungen ist über die REST-API möglich . Die Bereitstellungsoptionen umfassen die Installation in jeder Cloud- oder On-Premises-Umgebung.

Schließlich gibt es noch den Geolocation-Server. Dessen Hauptaufgabe ist die Standortbestimmung von Geräten anhand der Laufzeit (Time of Arrival, TOA) der von verschiedenen Gateways empfangenen Signale. Er bietet eine beeindruckende Funktionsvielfalt und eine intuitive Benutzeroberfläche. Dank seiner robusten Sicherheitsprotokolle, der Unterstützung mehrerer Benutzerkonten und fortschrittlicher Analysefunktionen ist der Geolocation-Server die ideale Wahl für Standortverfolgungsanwendungen.

Mit einem von TEKTELIC gehosteten Server erhalten Sie: 

• Sicherheit 

Dazu gehören regelmäßige Aktualisierungen der Serversoftware, regelmäßige Datensicherungen und eine automatisierte Reaktion auf etwaige Zwischenfälle. 

• Zuverlässigkeit 

Unsere Server folgen dem „Fehlerisolierungs-Framework“. Sollte also ein Fehler in einem System auftreten, wird dieser isoliert, um andere Prozesse nicht zu beeinträchtigen. 

• Skalierbarkeit 

TEKTELIC-Server sind horizontal skalierbar. 

Horizontale Skalierung Dies bedeutet, die Anzahl der Rechenknoten im Netzwerkserver-Cluster zu erhöhen, um die Kapazität für höhere Lasten zu erweitern. Die Skalierbarkeit ist nahezu unbegrenzt, und das System kann eine sehr große Anzahl von Geräten und Gateways verwalten. Dadurch kann der LoRaWAN-Netzwerkserver mehr Verbindungen und größere Datenmengen verarbeiten und so den Gesamtdurchsatz verbessern. Wichtig zu erwähnen ist, dass TEKTELIC Netzwerkserver kann automatisch skalieren und neue Rechenknoten bereitstellen, sobald diese benötigt werden.

• Einfache Integration 

Unsere Cloud-Server können sich schnell und effizient mit anderen Netzwerken verbinden. Beispielsweise ist der KONA CORE LoRaWAN® Netzwerkserver mit MQTT- und HTTP-Integrationen ausgestattet und mit Gateways von Drittanbietern kompatibel.

Zusammenfassen

Mithilfe von LoRaWAN-Netzwerkservern können Anwender einfacher ein sicheres und zuverlässiges Netzwerk für ihre IoT-Geräte aufbauen und verwalten. Sie ermöglichen eine energiesparende Kommunikation über große Entfernungen für Sensoren und andere Geräte im IoT-Umfeld. 

TEKTELIC bietet seinerseits eine breite Palette an Cloud-Servern und LoRaWAN-Netzwerkservern für vielfältige Anwendungen, darunter Datenverkehrsmanagement, Datenüberwachung und -steuerung sowie die Bereitstellung der notwendigen Infrastruktur für einen schnellen Start Ihres IoT-Systems. Wenn Sie also LoRaWAN-Technologie in Ihrem Unternehmen implementieren möchten, kontaktieren Sie unser Vertriebsteam und legen Sie noch heute los.