Drei Funkverfahren tauchen in IoT-Projekten im Klassenzimmer und im Hobbybereich immer wieder auf: ESP-NOW, gewöhnliches WLAN und LoRa. Die Kurzfassung ist einfach. Nehmen Sie WLAN, wenn ein Gerät das Internet oder eine Handy-App braucht. Nehmen Sie ESP-NOW, wenn zwei oder mehr Boards einfach günstig und schnell miteinander reden sollen. Nehmen Sie LoRa, wenn der Sensor Hunderte Meter oder Kilometer von allem entfernt sitzt. Im Rest dieses Textes geht es um die Abwägungen hinter dieser Ein-Satz-Antwort und darum, was zu tun ist, wenn kein einzelnes Funkverfahren passt.

WLAN: wenn Sie das Internet brauchen

WLAN ist das Funkverfahren, das die meisten schon kennen. Es verbindet sich mit einem Router oder Hotspot, bekommt eine IP-Adresse und kann dann das weitere Internet erreichen: ein Cloud-Dashboard, einen MQTT-Broker, eine REST-API oder eine Handy-App im selben Netz. Das sheenbot∞ Board, das Schülerinnen und Schüler im Unterricht verwenden, spricht WLAN ab Werk – deshalb bedeutet eine erste „echte“ IoT-Stunde meist, einen Sensorwert auf irgendeinen Bildschirm zu schieben.

Die Kosten sind Strom und Infrastruktur. WLAN zieht mehr Strom als die beiden anderen und passt daher schlecht zu etwas, das wochenlang an einer kleinen Batterie laufen soll. Es hängt außerdem davon ab, dass ein Router läuft. In Südafrika ist das relevant: Beim Load Shedding kann der Router zwei Stunden am Stück dunkel sein, und ein reiner WLAN-Sensor verstummt schlicht, bis der Strom zurückkehrt. Auch die Reichweite ist bescheiden, etwa die Ausdehnung eines Klassenzimmers oder eines Hauses, durch Betonwände weniger.

ESP-NOW: Boards, die mit Boards reden

ESP-NOW ist ein leichtgewichtiges, verbindungsloses Protokoll, das in denselben ESP32-Chips steckt, die auch WLAN machen. Es überspringt den Router vollständig. Ein Board kann eine kurze Nachricht direkt an die MAC-Adresse eines anderen Boards senden, mit sehr geringer Latenz und ohne einzurichtenden IP-Stack. Die Nutzdaten sind klein, rund 250 Byte pro Paket, was für einen Temperaturwert, einen Tastendruck oder einen Motorbefehl reichlich ist.

Weil kein Access Point dazwischensteht, funktioniert ESP-NOW weiter, wenn das WLAN-Netz ausgefallen ist, und es verbraucht spürbar weniger Strom als eine vollständige WLAN-Verbindung, besonders wenn das Board zwischen den Sendungen schläft. Die Reichweite ist drinnen in etwa mit WLAN vergleichbar und draußen bei Sichtverbindung besser. Der Haken: ESP-NOW gibt Ihnen ein privates Mesh aus eigenen Geräten, aber keinen Weg ins Internet. Wenn die Daten dieses kleine Grüppchen verlassen sollen, muss etwas anderes sie tragen.

LoRa: wenn der Sensor weit weg ist

LoRa tauscht Datenrate gegen Entfernung. Auf dem in Südafrika genutzten Sub-Gigahertz-Band (868 MHz) kann eine LoRa-Verbindung über eine Farm oder einen Vorort reichen, bei freier Sicht manchmal mehrere Kilometer, und verbraucht dabei sehr wenig Strom. Das macht sie zur natürlichen Wahl für eine Bodenfeuchtesonde am anderen Ende eines Feldes oder einen Füllstandssensor am Wassertank auf einem Hügel.

Der Preis dafür sind Bandbreite und Hardware. LoRa transportiert kleine, seltene Nachrichten, kein Video und keine schnelle Telemetrie, und es steckt nicht in einem Standard-ESP32, also kommt ein LoRa-Modul dazu. Punkt-zu-Punkt-LoRa braucht einen passenden Empfänger; volles LoRaWAN braucht ein Gateway. Für die meisten Schul- und Kleinfarmprojekte reicht ein einzelnes Paar LoRa-Funkmodule oder ein Gateway für den Anfang.

Die drei Funkverfahren nebeneinander

Funkverfahren	Ungefähre Reichweite	Infrastruktur nötig?	Stromverbrauch	Am besten für
WLAN	Zehner von Metern	Router plus Internet	Mittel bis hoch	Dashboards, Apps, Cloud
ESP-NOW	Ähnlich wie WLAN, draußen mehr	Keine	Niedrig	Kommunikation zwischen Boards
LoRa	Hunderte Meter bis Kilometer	LoRa-Modul, Gateway für LoRaWAN	Sehr niedrig	Entfernte, vereinzelte Sensoren

Das Funkverfahren zum Einsatzort passend wählen

Im Klassenzimmer decken WLAN und ESP-NOW fast alles ab. Nehmen Sie WLAN für die Stunde, in der Messwerte auf einem Live-Dashboard erscheinen, und ESP-NOW für die Projekte, in denen eine Handvoll Boards Nachrichten zwischen den Tischen weiterreicht, etwa ein Staffelspiel oder eine gemeinsame Anzeigetafel, ohne sich um das Schulnetz zu streiten.

Zu Hause hängt es davon ab, wohin das Internet reichen muss. Ein Licht- oder Türsensor, der eine App speist, will WLAN; eine Gruppe von Fernbedienungen und Tastern, die nur mit einem lokalen Hub reden, ist mit ESP-NOW zufriedener und stromsparender. Das ist die Mischung hinter einem typischen Hausautomatisierungs-Aufbau.

Auf einer Farm entscheidet die Entfernung. Sensoren, die über Koppeln oder Gewächshausreihen verteilt sind, liegen meist zu weit auseinander für WLAN und zu weit von Netzstrom entfernt, um es geladen zu halten – genau hier verdient sich LoRa seinen Platz in einem Smart-Farming-Aufbau. Die Messwerte müssen trotzdem irgendwo landen, und da fangen die Funkverfahren an, sich zu mischen.

Funkverfahren mit einem Bridge-Node mischen

Die meisten ernsthaften Projekte nutzen mehr als ein Funkverfahren, verbunden durch einen Bridge-Node: ein einzelnes Gerät, das zwei Funkverfahren spricht und Nachrichten zwischen ihnen weitergibt. Ein verbreitetes Muster sind Feldsensoren auf LoRa oder ESP-NOW, die an eine Bridge melden, die dann als Einzige die WLAN-Verbindung hält und alles an einen Broker oder ein Dashboard weiterleitet. So bekommen Sie große Reichweite oder geringen Stromverbrauch im Feld und Internetzugang an einer Stelle, statt alle drei von jedem Gerät zu verlangen.

Eine Einschränkung, die man früh kennen sollte: Ein ESP32 teilt sich ein einziges 2,4-GHz-Funkmodul für WLAN und ESP-NOW, und beide müssen auf demselben Kanal liegen. Wenn Sie zuerst WLAN verbinden, können ESP-NOW-Gegenstellen, die einen anderen Kanal erwarteten, verstummen. Planen Sie auf einer Bridge den Kanal bewusst oder verteilen Sie die beiden Aufgaben auf zwei Chips. Sobald die Bridge läuft, ist das Weiterleiten der gesammelten Daten an eine Plattform wie sheenIoT der leichte Teil.

Ein schneller Weg zur Entscheidung

• Braucht Internet, ein Cloud-Dashboard oder eine Handy-App? Nehmen Sie WLAN.
• Zwei oder mehr eigene Boards tauschen schnell kleine Nachrichten? Nehmen Sie ESP-NOW.
• Sensor mehr als hundert Meter vom nächsten Router oder Stromanschluss entfernt? Nehmen Sie LoRa.
• Batteriebetrieben und soll wochenlang laufen? Tendieren Sie zu ESP-NOW mit Schlafmodus oder zu LoRa.
• Brauchen Sie mehrere davon gleichzeitig? Bauen Sie einen Bridge-Node.

Fazit

Es gibt kein bestes Funkverfahren, nur die beste Passung zu Reichweite, Strombudget und der Infrastruktur, die Sie tatsächlich haben. Gehen Sie von der Frage aus, wohin die Daten müssen und wie weit sie reisen, dann trifft sich die Wahl meist von selbst. Wenn ein Funkverfahren allein es nicht schafft, lässt ein Bridge-Node Sie ihre Stärken kombinieren, statt bei jedem Kompromisse zu machen.

Kann ein ESP32 WLAN und ESP-NOW gleichzeitig betreiben?

Ja, aber mit Vorsicht. Sie teilen sich dasselbe 2,4-GHz-Funkmodul und müssen denselben Kanal nutzen, sodass eine WLAN-Verbindung den Kanal festnageln und ESP-NOW-Gegenstellen abschneiden kann, die einen anderen erwarteten. Legen Sie den Kanal bewusst fest oder geben Sie die beiden Rollen an getrennte Chips auf einer Bridge.

Brauche ich ein LoRaWAN-Gateway, um LoRa zu nutzen?

Nicht immer. Zwei LoRa-Funkmodule können ohne Gateway Punkt zu Punkt reden, was für einen einzelnen entfernten Sensor völlig genügt. Ein Gateway lohnt sich, sobald Sie viele Sensoren haben oder wollen, dass sie ein Standardnetz erreichen – es ist ein sinnvoller nächster Schritt, keine Voraussetzung zum Anfangen.