LoRa

Wat is LoRa?

LoRa (Long Range) is een gepatenteerde draadloze radiotechniek op basis van chirp spread spectrum-modulatie, waarmee batterijgevoede apparaten kleine databerichten over afstanden van enkele tot tientallen kilometers kunnen versturen met zeer laag energieverbruik. LoRa is de fysieke laag: het bepaalt hoe bits als radiosignaal door de lucht gaan. Het netwerkprotocol dat daarbovenop draait, met adressering, versleuteling en apparaatbeheer, heet LoRaWAN. Binnen IoT, het Industrial Internet of Things en OT-omgevingen wordt LoRa gebruikt voor remote Monitoring, Telemetrie en Predictive Maintenance op plekken waar bekabeling te duur of onpraktisch is.

🧠 Waar komt LoRa vandaan?

LoRa werd niet door Semtech uitgevonden, zoals vaak wordt gedacht. In 2009 begonnen de Franse ingenieurs Nicolas Sornin en Olivier Seller aan een langeafstandsmodulatie met laag verbruik. In 2010 richtten zij met François Sforza de start-up Cycleo op, aanvankelijk gericht op het uitlezen van gas-, water- en elektriciteitsmeters. Chirp spread spectrum zelf bestond al decennia in radar en sonar; de vernieuwing zat in de toepassing op goedkope, zuinige IoT-radio’s.

De Nederlandse rol is opvallend: naast het KPN-netwerk ontstond in 2015 in Amsterdam The Things Network, een open community-netwerk van vrijwillig geplaatste gateways, geïnitieerd door Wienke Giezeman.

🔧 Hoe werkt chirp spread spectrum?

Een LoRa-zender codeert data in chirps: signalen waarvan de frequentie binnen de kanaalbandbreedte gelijkmatig oploopt. De informatie zit in het startpunt van de chirp. Doordat de energie over de hele bandbreedte wordt uitgesmeerd, kan een ontvanger het signaal nog decoderen als het tot ongeveer 20 dB onder de ruisvloer ligt. Dat verklaart het grote bereik en de robuustheid tegen smalbandige storing en multipath.

De belangrijkste instelling is de spreading factor (SF), van SF7 tot SF12. Elke stap hoger verdubbelt de duur van een symbool: het bereik neemt toe, maar de datasnelheid halveert ongeveer en de zendtijd verdubbelt. De bandbreedte is meestal 125 kHz, soms 250 of 500 kHz.

De zendtijd geldt voor 12 bytes applicatiedata plus 13 bytes LoRaWAN-overhead bij codeerverhouding 4/5. Met Adaptive Data Rate (ADR) laat de netwerkserver goed bereikbare sensoren automatisch terugschakelen naar een lage SF, wat batterij en zendtijd spaart.

🏗️ Hoe ziet een LoRa-netwerk eruit?

LoRa wordt in de praktijk bijna altijd gebruikt in een LoRaWAN-architectuur met een star-of-stars-topologie. Er is geen mesh: apparaten praten nooit met elkaar, maar zenden naar elke gateway die hen hoort.

Gateways zijn transparante doorgeefluiken, wat Schaalbaarheid eenvoudig maakt: een extra gateway verbetert dekking zonder herconfiguratie van de apparaten. LoRaWAN kent drie apparaatklassen:

• Class A - ontvangt alleen in twee korte vensters na eigen verzending; meest zuinig, standaard voor batterijsensoren
• Class B - opent daarnaast geplande ontvangstvensters, gesynchroniseerd via beacons van de gateway
• Class C - luistert vrijwel continu; geschikt voor netgevoede actuatoren zoals kleppen of verlichting, maar niet voor regelkringen

📶 Welke frequenties en regels gelden in Europa?

LoRa gebruikt vergunningvrije ISM- en SRD-banden. Het LoRaWAN-kanaalplan EU868 valt in 863-870 MHz, waar de Europese regels (ERC-aanbeveling 70-03 en de geharmoniseerde norm ETSI EN 300 220) per subband een maximaal zendvermogen en een duty cycle opleggen. In Nederland ziet de Rijksinspectie Digitale Infrastructuur (voorheen Agentschap Telecom) toe op het frequentiegebruik.

Elders gelden andere plannen: US915 (902-928 MHz) kent geen duty cycle maar wel een maximale zendtijd van 400 ms per kanaal; daarnaast bestaan onder meer AS923, KR920, IN865 en CN470. Er is ook een 2,4 GHz-variant van LoRa die wereldwijd werkt, maar met korter bereik.

De duty cycle is een harde ontwerpgrens. Een bericht op SF12 duurt ongeveer 1,5 seconde; bij 1% mag een apparaat daarna circa 147 seconden (99 keer de zendtijd) niet in dezelfde subband zenden. In de praktijk ligt de grens dus rond de 24 berichten per uur op SF12, tegen honderden op SF7.

🔄 Hoe verhoudt LoRa zich tot andere draadloze technologieën?

5G en Zigbee vallen buiten deze vergelijking omdat ze andere doelen dienen: 5G richt zich op hoge bandbreedte en lage latency, Zigbee op korte afstand in gebouwen. LoRa is geoptimaliseerd voor kleine berichten met minuten tot uren ertussen, niet voor realtime besturing of motion control.

🏭 Waar wordt LoRa ingezet in industrie en infrastructuur?

Binnen Industriële Automatisering en de nutssector draait LoRa vooral om data die vroeger handmatig of helemaal niet werd verzameld:

• Condition Monitoring en voorspellend onderhoud - trillings- en temperatuursensoren op pompen, motoren, ventilatoren en transformatoren
• Watersector - tankniveaus, pompbewaking, druk in leidingnetten en overstortmeldingen op duizenden verspreide locaties
• Energie - slimme meters, bewaking van middenspanningsruimtes en transformatortemperatuur
• Gebouwautomatisering - HVAC-monitoring, bezetting, luchtkwaliteit en energiebeheer
• Logistiek en havens - asset tracking van containers, ladingdragers en verspreide Assets

Veel organisaties kiezen voor een private LoRaWAN-netwerk met eigen gateways en network server: volledige controle, lokale dataopslag, OT-segmentatie en onafhankelijkheid van een provider.

🧭 Hoe richt u een LoRa-toepassing stap voor stap in?

1. Toets de use case - past de data in tientallen bytes per bericht en is een vertraging van seconden tot minuten acceptabel? Zo niet, kies een andere technologie.
2. Reken het berichtvolume door - aantal berichten per uur x zendtijd per bericht, getoetst aan de 1% duty cycle en, bij publieke netwerken, de fair-use-regels van de operator.
3. Kies publiek of privaat - een operator of community-netwerk is snel; een private network server past beter bij kritieke OT-data.
4. Doe een dekkingsmeting - plan gateways hoog en vrij, en meet in staalconstructies en kelders waar het signaal sterk dempt.
5. Ontwerp de integratie - koppel de application server via MQTT of OPC UA aan een edge-platform, historian of SCADA, of rechtstreeks aan een cloudplatform zoals AWS IoT of Azure IoT.
6. Regel beveiliging en beheer - unieke sleutels per apparaat, gateways in een eigen netwerkzone en opname in de asset-inventaris.
7. Plan de levenscyclus - batterijvervanging, firmware-updates en sleutelbeheer horen in lifecyclemanagement, configuratiebeheer en patchmanagement.

Een batterijsensor die enkele keren per uur op lage SF zendt, haalt met een lithiumcel vaak 5 tot 10 jaar; frequent zenden op SF12 kan dat tot enkele jaren terugbrengen.

🔐 Hoe veilig is LoRa?

De LoRa-radiolaag heeft zelf geen beveiliging; die zit in LoRaWAN. Daar zorgen twee AES-128-sessiesleutels voor authenticatie van berichten (netwerksleutel) en end-to-end versleuteling van de payload (applicatiesleutel). Versie 1.1 splitst de netwerksleutels verder op en verbetert de bescherming tegen herhaalde berichten.

Behandel gateways en network server als OT-assets: plaats ze in een eigen zone volgens IEC 62443 en NIST SP 800-82, pas netwerksegmentatie toe en voeg logging en security monitoring toe. Voor governance sluit dit aan bij ISO 27001. Voor fabrikanten van LoRa-apparaten met internetverbinding gelden sinds 1 augustus 2025 de cybersecurity-eisen van de Radio Equipment Directive, en de Cyber Resilience Act gaat vanaf 11 december 2027 volledig gelden. Zo wordt LoRa onderdeel van de bredere cybersecurity- en security-architectuur in plaats van een losse schaduwinfrastructuur.

❓ Veelgestelde vragen

Wat is het verschil tussen LoRa en LoRaWAN?

LoRa is de fysieke radiotechniek die bepaalt hoe data met chirp spread spectrum door de lucht gaat. LoRaWAN is het netwerkprotocol van de LoRa Alliance daarbovenop, met adressering, apparaatklassen, Adaptive Data Rate en AES-128-beveiliging. Een LoRa-radio kan ook zonder LoRaWAN worden gebruikt, bijvoorbeeld in een eigen punt-tot-puntverbinding.

Wat is het bereik van LoRa?

Het bereik van LoRa ligt in stedelijk gebied meestal tussen 2 en 5 kilometer en in open landelijk gebied tussen 10 en 15 kilometer of meer. Het werkelijke bereik hangt af van antennehoogte, spreading factor, bebouwing en staalconstructies. Bij zicht vanaf grote hoogte zijn verbindingen van honderden kilometers gemeten.

Hoeveel data kan LoRa versturen?

LoRa haalt in het Europese kanaalplan ongeveer 250 bit/s op SF12 tot circa 5,5 kbit/s op SF7 bij 125 kHz, en circa 11 kbit/s op SF7 met 250 kHz bandbreedte. De maximale payload per bericht varieert van ongeveer 51 tot 222 bytes, afhankelijk van de datarate. LoRa is daardoor geschikt voor meetwaarden en statusmeldingen, niet voor bestanden of video.

Is LoRa geschikt voor procesbesturing?

LoRa is niet geschikt voor tijdkritische procesbesturing of veiligheidsfuncties, omdat de latency seconden kan bedragen, de duty cycle het verkeer beperkt en jamming niet uit te sluiten is. LoRa werkt wel goed voor monitoring, alarmering zonder veiligheidsfunctie en het af en toe schakelen van niet-kritische actuatoren. Voor draadloze procesinstrumentatie kiest u eerder WirelessHART of ISA100.11a.

Heeft u een vergunning nodig voor LoRa in Nederland?

Voor LoRa op 868 MHz heeft u in Nederland geen vergunning nodig, zolang de apparatuur zich houdt aan de Europese grenzen voor zendvermogen en duty cycle. Die grenzen liggen meestal op 25 mW ERP en 1% zendtijd per subband. De Rijksinspectie Digitale Infrastructuur houdt toezicht op het juiste gebruik van deze frequenties.

Hoe lang gaat de batterij van een LoRa-sensor mee?

Een LoRa-sensor die enkele keren per uur een klein bericht verstuurt, haalt met een lithiumbatterij vaak 5 tot 10 jaar. De levensduur daalt sterk bij een hoge spreading factor, frequente berichten of veel downlinks. Adaptive Data Rate en een goede gatewaydekking verlengen de batterijduur van LoRa-apparaten.

📌 Samengevat

LoRa is de chirp spread spectrum-radiotechniek die kleine berichten over kilometers verstuurt met jarenlange batterijduur, en vormt samen met LoRaWAN een betaalbaar fundament voor draadloze OT-telemetrie. Wie de spreading factor, de Europese duty cycle en de beveiliging via LoRaWAN goed ontwerpt, kan duizenden verspreide sensoren koppelen aan edge, SCADA en analyse binnen IT OT Convergentie, zolang LoRa wordt ingezet voor monitoring en niet voor realtime besturing.