So wird die LoRaWAN-Funkplanung berechnet
Die Funkplanung im 3D-Dorfmodell schätzt, an welchen Außenpunkten ein Sensor ein oder mehrere Gateways erreichen könnte. Sie dient zum Vergleich von Standorten und Einstellungen. Die Ergebnisse sind Modellwerte und müssen mit Messungen vor Ort überprüft werden.
Beschreibung des implementierten Modells · Stand: 17. September 2026.
1. Gebäude und Gelände
Die Grundlage sind 746 amtliche LoD2-Gebäude und das amtliche Geländemodell DGM1 im veröffentlichten Ortsausschnitt. Das Hindernisraster hat ungefähr 3 Meter Zellabstand; das Ergebnisraster ungefähr 20 Meter. Dächer werden aus Dreiecksflächen auf das Raster übertragen. Unaufgelöste Randzellen verwenden konservativ die maximale Dachhöhe. Gelände wird aus DGM-Werten interpoliert. Datenstände, Höhenbezug und Quellen.
Die Gateway-Antenne liegt auf der modellierten Dach- oder Geländehöhe zuzüglich eingegebener Montagehöhe. Die Sensorhöhe wird zum Gelände addiert. Punkte innerhalb modellierter Gebäude und weniger als 5 Meter vom jeweiligen Gateway entfernt werden für diesen Funkweg nicht berechnet. Das Modell gilt nur innerhalb der verfügbaren Datenabdeckung.
2. Funkweg und Empfangsreserve
Berechnet wird ausschließlich der Uplink vom Sensor zum Gateway bei 868 MHz. Die Freiraumdämpfung hängt von Entfernung und Frequenz ab. Gelände und Dächer entlang des Funkwegs erzeugen eine zusätzliche geschätzte Beugungsdämpfung. Das Profil wird mit höchstens etwa 1,5 Metern Abstand abgetastet.
- Freiraumdämpfung in dB
- 32,44 + 20 · log₁₀(Frequenz in MHz) + 20 · log₁₀(Entfernung in km)
- Geschätzte Empfangsleistung in dBm
- Sensor-EIRP + Gateway-Antennengewinn − Kabelverlust − Freiraumdämpfung − Beugungsdämpfung
- Verbleibende Empfangsreserve in dB
- Empfangsleistung − Empfängerempfindlichkeit − gewählte Planungsreserve − gegebenenfalls zusätzliche Indoor-Dämpfung
EIRP bezeichnet die effektive Strahlungsleistung des Sensors. Die Empfängerempfindlichkeit muss zum tatsächlichen Gateway, Spreading Factor und zur Bandbreite passen. Eine Reserve von mindestens 0 dB bedeutet, dass der Modellpunkt die eingestellte Empfangsschwelle einschließlich Planungsreserve erreicht.
3. Vereinfachte Beugungsrechnung
Das Modell verwendet den dominierenden dimensionslosen Messerkantenparameter v. Die Einzeldämpfung beträgt bei v ≤ −0,78 null; ansonsten gilt J(v) = 6,9 + 20 · log₁₀(√((v − 0,1)² + 1) + v − 0,1). Positive dominierende Hindernisse werden auf beiden Teilwegen bis zu drei Ebenen rekursiv untersucht. Die Erdkrümmung wird mit einem effektiven Erdradius von 4/3 berücksichtigt.
Dies ist eine begrenzte Näherung nach dem Deygout-Prinzip mit der Messerkantenformel aus ITU-R P.526-16, Abschnitt 4.1. Es ist keine vollständige Umsetzung der Empfehlung. ITU-R P.526: Beugungsgrundlage ↗
4. Mehrere Gateways und Abdeckung
Jeder Gateway-Standort wird separat berechnet. Für das Gesamtnetz zählt an jedem Rasterpunkt die beste Empfangsreserve; die Leistungen der Gateways werden nicht addiert. Mehrfachabdeckung bedeutet, dass mindestens zwei Gateways die eingestellte Schwelle erreichen. Die Ansicht „stärkstes Gateway“ zeigt den besten berechneten Funkweg; Überschneidungen zeigen die Zahl der erreichbaren Gateways.
Der Abdeckungsanteil bezieht sich auf gültige berechnete Außenrasterpunkte. Er beschreibt weder einen Anteil der Einwohner noch versorgte Gebäude oder tatsächlich erreichbare Innenräume. Der Beitrag eines Gateways wird durch einen Vergleich des Gesamtnetzes mit und ohne diesen Standort ermittelt.
5. Indoor und Deep Indoor
Diese Szenarien ziehen eine einheitliche Zusatzdämpfung von den Außenwerten ab. Der Startwert für Indoor beträgt 15 dB, für Deep Indoor insgesamt 30 dB. Beide Werte sind frei gewählte Planungsannahmen, keine Mess- oder Normwerte, und können angepasst werden. Deep Indoor steht hier für stärker abgeschirmte Einbauorte.
Das Außenraster bleibt gleich; Gebäudegrundrisse bleiben ausgeschlossen. Konkrete Räume, Wanddurchtritte, Stockwerke und Keller werden nicht berechnet. Tatsächliche Verluste hängen unter anderem von Materialien, Verglasung und Raumlage ab.
6. Antennen vergleichen
Der Vergleich prüft 0, 2, 3, 5, 6, 8, 9 und 12 dBi bei gleichen Standorten und Höhen. Alle Gateways erhalten im Vergleich denselben Gewinn. Die Modell-Empfehlung ist die kleinste getestete Stufe, die das gewählte Abdeckungsziel erreicht. Wird es verfehlt, zeigt die Planung die beste erreichte Modellabdeckung.
Der Gewinn wird gleichmäßig in alle Richtungen angesetzt. Reale Antennendiagramme, vertikale Einzüge und Öffnungswinkel fehlen. Ein höherer dBi-Wert ist daher in der Praxis nicht automatisch besser. Die im Planungsmodus verlinkten RAK-Datenblätter sind Hintergrundquellen; ihre Strahlungsdiagramme gehen nicht in die Rechnung ein. Die widersprüchliche Modellbeschriftung im 5,8-dBi-Datenblatt ist noch zu klären.
7. Farben richtig lesen
- Cyan: mindestens 30 dB verbleibende Reserve.
- Grün: mindestens 15 und weniger als 30 dB.
- Gelb: mindestens 0 und weniger als 15 dB.
- Orange: mindestens −10 und weniger als 0 dB.
- Magenta: weniger als −10 dB.
- Transparent: kein berechneter Funkweg, ausgeschlossene Gebäude oder Nahbereich.
Diese Farben gelten für die Reserveansicht. Die Gateway- und Überschneidungsansichten verwenden eigene, in der Planung erklärte Farben.
8. Was das Modell nicht aussagt
Seitliche Beugung, Reflexionen, materialabhängige Wandverluste, Vegetation, Störungen und reale Antennendiagramme werden nicht modelliert. Auch die Mehrkantenbeugung ist vereinfacht. Ergebnisse können zu optimistisch oder zu pessimistisch ausfallen; ein zusätzlicher Sicherheitsabstand ersetzt keine Kalibrierung.
Die Rechnung liefert keine Aussage über Downlink-Kapazität, Zustellwahrscheinlichkeit, regulatorische Konformität oder garantierte Reichweite. Das Szenario wird beim Verlassen des Planungsmodus verworfen.