LoRaWAN: Outdoor-Gateway Lorix One im Langzeittest

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Gateways sind essenzieller Bestandteil jedes auf LoRaWAN basierenden IoT-Funknetzes. Sie sind die Basisstationen, mit denen IoT-Geräte kommunizieren, um den Server zu erreichen. Ideal positioniert, können Gateways Reichweiten im mittleren zweistelligen Kilometerbereich erzielen – vorausgesetzt Antenne und Empfangstechnik sind gut verarbeitet.

Das Lorix One soll die Lücke zwischen günstigen Indoor-Gateways und vergleichsweise teuren Outdoor-Gateways mit Mobilfunkanbindung schließen. Zum Preis von 499 Euro verspricht der Schweizer Hersteller "Wifx" eine einfache und schnelle Installation sowie ein strukturiertes Webinterface zur Einrichtung, aber auch SSH-Konsolenzugang mit allen Verwaltungsfunktionen – für die, die das bevorzugen.

Einrichtung

Das zur Verfügung gestellte Testpaket ist umfangreich und enthält auf den ersten Blick alles, was für die Installation notwendig ist: zwei 2-dBi-Antennen (Indoor/Outdoor), eine 4-dBi-Antenne (Outdoor), das Netzteil sowie Steckereinsätze für aller Herren Länder (und die EU), Montagematerial für Wand- und Mastbefestigung, einen PoE-Injektor sowie das Gateway selbst. Das Lorix One mutet minimalistisch an: Der Zylinder vereint auf 20 × 4,5 Zentimetern einen kleinen ARM-Linux-Server und das SX1301-LoRa-Gateway-Modul von Semtech. Auf der Oberseite ist der N-Einbaustecker zum direkten Anschrauben von Antennen integriert; auf der Unterseite befinden sich ein MicroSD-Slot zur Speichererweiterung, der Reset-Button und der USB-Port für den Konsolenzugriff, wenn das Netzwerk ausfällt. Außerdem der Fast-Ethernet-Port (100 MBit/s). Im Set sticht hervor, dass Wifx einen rein passiven PoE-Injektor beilegt, der zwischen Switch und Zuleitung gesteckt 24 Volt direkt vom Netzteil auf das Kabel gibt. Der Blick ins Datenblatt verrät: Das Lorix One kann nur damit arbeiten, standardkonformes Power-over-Ethernet (IEEE 802.3af/at/bt) fehlt. Das hätten wir für 500 Euro erwartet; laut Wifx kommt die nächste Hardware-Version mit Standard-PoE.

Das Lorix OS getaufte Betriebssystem ist im DHCP-Modus vorkonfiguriert, sodass man es einfach anstecken und im Netzwerk finden kann. Das Webinterface überzeugt mit übersichtlicher Sortierung: Die Navigation läuft über eine ausklappende Menüliste auf der linken Seite; alles ist eindeutig beschriftet und das Interface funktioniert sowohl im Desktop-Browser als auch auf Mobilgeräten reibungslos. Die Konfiguration für das The Things Network (TTN) konnten wir in weniger als fünf Minuten anlegen und testen. Mit dem Tool "manager" macht Wifx die Konfiguration per SSH ähnlich leicht. Die ausführliche Betriebssystemdokumentation hilft Neulingen gut verständlich bei tiefergehenden Konfigurationsschritten; Englischkenntnisse vorausgesetzt, denn sowohl die Dokumentation als auch das Webinterface gibt es ausschließlich auf Englisch. Unabhängig davon können Linuxer sich auf dem Unterbau (5.4.41) frei austoben, denn das Administrator-Konto hat Superuser-Rechte.

Lediglich die OpenVPN-Integration bekamen wir aufgrund eines Verschlüsselungsproblems nicht zum Laufen. Laut Hersteller hat ein zweites Update das behoben. Da sich das Gateway zu diesem Zeitpunkt aber bereits im Outdoor-Test befand, gingen wir das Risiko, die Verbindung zu verlieren, nicht ein. Gestört hat uns zudem, dass Lorix OS keine Push-Benachrichtigungen zur Fehlermeldung an den Administrator beherrscht, etwa per E-Mail – Wifx will das ab Firmware-Version 1.3 anbieten.

Teststandort & Testaufbau

Unser Teststandort ist der 470 Meter hohe Steinberg am Rande der Stadt Goslar. Dank Kontakt über die Stadtverwaltung stellten die Funkamateure des OV H09 und der Relais-Interessen-Gemeinschaft Steinberg unkompliziert einen Platz an ihrem Betriebsgebäude zur Verfügung. Informationen zur örtlichen Technik finden Sie über den TTN-Mapper. Im Dezember 2020 installierten wir das Gateway mit der mitgelieferten 4-dBi-Außenantenne auf dem 3-Meter-Masten am Gebäude. Die Internetanbindung lief über einen OpenWrt-Router mit Mobilfunkmodem. Am Standort kann man bei gutem Wetter über 50 Kilometer weit schauen – ideale Bedingungen, um hohe Reichweiten zu erzielen. Er ist jedoch auch stark den Elementen ausgesetzt, sodass das Gateway kalte Winde, Schnee und starken Regen überstehen musste.

Um die Abdeckung und deren Qualität zu ermitteln, setzten wir T-Motion-Sticks sowie T-Beam-Tracker in Fahrzeugen ein, die in regelmäßigen Abständen ihre Position per LoRaWAN funkten. Dabei kam ausschließlich der Spreizfaktor 7 (SF7, höchste Datenrate) zum Einsatz, um von den Messpunkten auf der Straße auf die Innenraumabdeckung an gleicher Stelle mit robusteren Datenraten schließen zu können. Die Daten wurden per TTN-Erweiterung zur Kartenerzeugung an den Webdienst TTN Mapper weitergeleitet. Einen großen Beitrag leistete die Firma Brandschutz Voß, die einen Tracker in ihrem Wartungsfahrzeug mitfahren ließ.

Ergebnisse

Durch die in Fahrzeugen fast täglich bewegten Tracker kamen bis April 2021 rund 10.000 Messpunkte zusammen. Sie zeigen eindeutig, dass das Lorix One durch die exponierte Position die kleine Stadt problemlos vollständig versorgen kann – vorausgesetzt die Landschaft schattet nicht ab. Die größte aus einem Fahrzeug erreichte Entfernung beträgt 40 Kilometer. Zusätzlich zu den Straßen-Messergebnissen prüften wir die Abdeckung aus einigen Erdgeschossen und Kellern mit robusteren Datenraten, die die Abdeckung im Stadtgebiet bestätigten.

Während des Tests lief das Gateway trotz starkem Regen, viel Schnee und Frost zuverlässig; Abstürze gab es nicht. Lediglich der "UDP Packet Forwarder" und die "LoRa Basic Station", beides nicht vom Hersteller entwickelte Weiterleitungssoftware für LoRaWAN-Gateways, kamen mit den gelegentlichen Neustarts unseres Mobilfunkrouters nicht klar und verweigerten danach den Dienst bis zum Ablauf des DHCP-Leases. Eine deutliche Verkürzung der Leasezeit umschiffte das Problem; derzeit prüft der Wifx noch eine Lösung.

Fazit

Das Lorix One bietet ein gutes Komplettpaket für eine LoRaWAN-Gateway-Installation (abzüglich Netzwerkkabel und Internetzugang) sowie gute, leicht zu bedienende Software und Dokumentation. Mit 500 Euro gehört das Gateway nicht zu den günstigsten seiner Klasse. Unsere Messungen zeigen jedoch, dass der Hersteller Wifx nicht an wichtigen Stellen wie den Antennen und der Software spart und das Gateway problemlos zuverlässig eine ganze Stadt bedienen kann – exponierte Position vorausgesetzt.

Wifx Lorix One

LoRaWAN-Gateway
Hersteller	Wifx, www.lorixone.io/www.wifx.net
Systemkonfiguration	ARM Cortex A5 (600 MHz), 128 MByte DDR2-RAM, 512 MByte NAND-Flash
getestete Firmware	Lorix OS 1.2.2
Forwarder	UDP, LoRa Basic Station, ChirpStack Gateway Bridge, LORIOT
Anschlüsse	Fast Ethernet, N-Antennenanschluss (Stecker), Mini-USB (Konsolenzugang), MicroSD
Leistungsaufnahme¹	3 W
Preis	500 €
¹ kein LoRaWAN-Verkehr, 8-Kanal-Empfang

c’t Ausgabe 12/2021

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(amo)