Die LoRaWAN-Netzarchitektur ist sternförmig aufgebaut (im Gegensatz zu einer Maschentopologie wie bei Zibgee). Die Basisstation eines sternförmig aufgebauten LoRaWAN-Netzes leitet Daten zwischen Sensorknoten und Netzservern weiter.
Die Kommunikation zwischen Sensorknoten und Basisstationen erfolgt über drahtlose Kanäle unter Verwendung der physikalischen LoRa-Schicht, während die Verbindungen zwischen Gateways und zentralen Servern über ein IP-basiertes Backbone abgewickelt werden.
Der Endknoten nutzt LoRa, um direkt an alle Gateways in Reichweite zu senden.
● Gateways verwenden IP, um Nachrichten zwischen Endgeräten und zentralen Netzwerkservern weiterzuleiten.
Lora-Endknoten
Endknoten können eingebettete LoRa-Module, LoRa-Datenübertragungsendgeräte, Sensoren usw. sein. Diese Knoten sind in der Regel gemeinsam:
● Sensoren (zur Erkennung sich ändernder Parameter, wie Temperatur, Luftfeuchtigkeit, Beschleunigungsmesser, GPS);
● LoRa-Transponder überträgt Signale über das patentierte LoRa-Funkübertragungsverfahren;
● Optionaler Mikrocontroller (mit eingebautem Speicher).
Der Sensor kann an ein LoRa-Modul angeschlossen werden, oder der Sensor kann eine integrierte Einheit sein, in die ein LoRa-Modul integriert ist.
Mikrocontroller können mit microPython oder microJavascript programmiert werden. Dies ermöglicht es Entwicklern, Daten von Sensoren wie Beschleunigungsmesser, Temperatur usw. zu verwenden und bestimmte Anwendungsfälle zu implementieren. Der Algorithmus zur Sturzerkennung kann durch die Programmierung eines Mikrocontrollers auf der Grundlage der Daten von Beschleunigungsmessern und anderen Sensoren implementiert werden.
LoRaWAN-Endknoten (Sensoren) verbrauchen in der Regel wenig Strom und sind batteriebetrieben (Klasse A und B). Eingebettete LoRa-Sensoren sind batteriebetrieben und halten in der Regel zwischen 2 und 5 Jahren. LoRa-Sensoren können Signale über eine Entfernung von 1 km bis 10 km übertragen.
LoRa-Gateway
Der LoRa-Sensor überträgt Daten an das LoRa-Gateway. Das LoRa-Gateway verbindet sich über Standard-IP-Protokolle mit dem Internet und überträgt die von den eingebetteten LoRa-Sensoren empfangenen Daten an das Internet (d. h. an ein Netzwerk, einen Server oder eine Cloud). Die Gateway-Gerät ist immer an eine Stromquelle angeschlossen. Das Gateway ist über eine Standard-IP-Verbindung mit dem Netzwerkserver verbunden und fungiert als transparente Brücke, die einfach HF-Pakete in IP-Pakete umwandelt und umgekehrt.
Netzwerk-Server
Der Webserver kann eine cloudbasierte Plattformlösung sein. Der Webserver stellt eine Verbindung zum Gateway her, verwirft die Pakete und leitet sie dann an die entsprechende Anwendung weiter. Der Webserver kann für die Uplink- (d. h. Sensor zu Anwendung) oder Downlink-Kommunikation (d. h. Anwendung zu Sensor) verwendet werden.
Der Netzwerkserver des Things Network verfügt über Router, Proxys und Handler für die Verarbeitung von Paketen vom LoRaWAN-Gateway. Außerdem verfügt er über eine AWS Bridge, die das TTN mit der AWS IoT-Plattform verbindet.
Anwendungsserver
Anwendungen können in der Regel auf IoT-Plattformen wie AWS IoT mit Lambda-, DynamoDb- oder S3-Diensten erstellt werden.