Internet der Dinge
18.12.2018
Low Power Wide Area Networks (LPWANs)
1. Teil: „So kommunizieren Maschinen im IoT“

So kommunizieren Maschinen im IoT

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metamorworks / shutterstock.com
Das richtige Netzwerk ist das Fundament für erfolgreiche IoT-Projekte. Im Bereich Konnektivität ist nicht zwingend 5G erforderlich. Das vorhandene LTE-Netz ist laut der Telekom noch lange nicht ausgereizt.
  • Quelle: Gartner
Die immer umfangreichere Vernetzung von immer mehr Komponenten und Maschinen im Rahmen des Internet of Things (IoT) stellt Unternehmen in puncto IT-Infrastruktur vor große Herausforderungen. Der Erfolg des IoT bringt mit sich, dass die Netzwerkplanung ein ganzes Stück komplizierter wird.
Denn das Internet of Things sorgt dafür, dass sich das Unternehmensnetz dauernd verändert. Es kommen neue Geräte hinzu, andere verschwinden aus dem Netz. Das Netzwerk ist ständig in Bewegung, dehnt sich aus oder wird wieder kleiner, ähnlich einem Gummiband. Das macht es für IT-Verantwortliche schwierig, Geräte und Sensoren zu kontrollieren. Dabei ist die Konnektivität im Internet of Things entscheidend.
Ob die Überwachung von Produktionsanlagen, die Erfassung von Sensordaten oder die Wartung von Maschinen beim Kunden - das Internet of Things funktioniert nur dann sinnvoll, wenn die auf den jeweiligen Einsatzzweck abgestimmten Funktechniken für den Datenaustausch zum Einsatz kommen. Die Analysten von Gartner rechnen bis zum Jahr 2020 weltweit mit rund 20,4 Milliarden vernetzten IoT-Geräten. Und eine Vielzahl dieser Geräte dürfte per Funk angebunden werden.
Innerhalb eines Werksareals lassen sich die Verbindungen zwischen Servern, Maschinen und Sensoren häufig kabelgebunden oder mit üblichen Standards wie WLAN oder Bluetooth vergleichsweise einfach bewerkstelligen. Außerhalb der Firmenmauern beziehungsweise des Betriebsgeländes ist es schon etwas komplizierter - große Entfernungen und viele Geräte erfordern neue Übertragungstechniken. Neben vorhandenen Mobilfunknetzen sind das eigens für das IoT entwickelte Funktechnologien.

5G als Heilsbringer?

Der kommende Mobilfunkstandard 5G wird von vielen als Heilsbringer in Sachen IoT angesehen. Er soll alles Mögliche vernetzen und dabei andere Funkstandards in den Schatten stellen - mit schnellen Reaktionszeiten, hohen Datenübertragungsraten und vielen gleichzeitig unterstützten Geräten. Johannes Kaumanns, Vice President IoT Strategie- und Geschäftsentwicklung bei der Deutschen Telekom, sieht bei vielen Einsatzszenarien derzeit jedoch noch keine Notwendigkeit für 5G: „Die IoT-Vernetzung basierend auf LTE, ein Akronym für Long Term Evolution - also für langfristige Entwicklung -, ist noch lange nicht ausgereizt.“ Auch auf längere Sicht würden die Bedürfnisse der meisten Unternehmen auf Basis der vorhandenen LTE-Technikgeneration befriedigt werden können. Entwicklungen wie LTE Advanced oder LTE Advanced Pro seien noch lange nicht die letzte Station auf dem Weg zu 5G. „Viele sind daher der Auffassung, dass die bisherige LTE-basierte IoT-Vernetzung als Bestandteil eines 5G-Standards übernommen wird und somit den Grundstein für dessen Leistungsfähigkeit bildet.“
Auch Aurelius Wosylus, Country & Sales Director Deutschland beim Telekommunikationsunternehmen Sigfox, das ein gleichnamiges IoT-Funknetz betreibt, teilt die allgemeine Euphorie rund um 5G nur eingeschränkt. Er weist darauf hin,  dass die neue Mobilfunkklasse vor allem für den Echtzeit-Datenaustausch von massiven Datenmengen geeignet ist. Das habe es bisher nicht gegeben und man benötige hohe Bandbreiten - zum Beispiel für virtuelle Industrie-4.0-Fabriken, die Videoüberwachung mit Personenverfolgung zur Erhöhung der Sicherheit oder die Kommunikation für autonomes Fahren. Jedoch: „Wir brauchen dieses Breitband nicht für die Ultra­schmalband-Kommunikation. Hierfür ist die Technologie einfach zu komplex mit Teilnehmeridentifika­tion, Hand­shake von Basisstation zu Basisstation und so weiter, und sie kann auch nicht Millionen Teilnehmer pro Basisstation verwalten.“
Ähnlich schätzt das Marcus Götting ein, Leiter Competence Center IoT beim IT-Dienstleister Materna: „Es gibt für die meisten IoT-Anwendungen keinen Grund, auf 5G zu warten.“ Wenn man das Internet of Things primär über die schmalbandige Datenübertragung durch sehr viele Geräte definiere, dann könne eine der verfügbaren Techniken genutzt werden. „Die von 5G angebotenen sehr hohen Datenraten und geringen Latenzzeiten sind für die meisten IoT-Anwendungen nicht relevant.“
Dass 5G derzeit ein Hype-Thema ist, bestätigt auch die Erfahrung von Jürgen Pollich, Head of M2M & Fixed Connectivity im Geschäftskundenbereich bei Telefónica Deutschland: „Viele Menschen sehen in 5G tatsächlich das Universalheilmittel der technologischen Zukunft.“ Aber auch er beobachtet das nicht ganz unkritisch, seiner Meinung sollte man nicht vergessen, dass 5G noch nicht einmal vollständig spezifiziert sei. „So viel kann man jedoch heute schon sagen: 5G wird den Mobilfunkmarkt ein Stück weit verändern.“ Aber: „In Bezug auf IoT sind Narrowband-IoT und LTE gut geeignete Technologien, denn sie lassen sich bei Bedarf erst einmal nahezu unverändert in die künftige 5G-Netzarchitektur integrieren.“
2. Teil: „Alternativen zum Mobilfunk“

Alternativen zum Mobilfunk

  • Narrowband-IoT in der Praxis: Der Flughafen Düsseldorf überwacht per NB-IoT eine Brücke zwischen Rollfeld und Tanklager mit diesen Sensoren auf Korrosion und andere Schäden.
    Quelle:
    Deutsche Telekom
Wenn also bereits heute mit LTE/4G und zukünftig mit 5G ein Netz für das Internet for Things zur Verfügung steht, weshalb benötigt man überhaupt noch andere Übertragungs-Standards? Zum einen steht das Mobilfunknetz immer noch nur fast überall zur Verfügung, vor allem in abgelegenen Gebieten gibt es noch genügend Funklöcher. So kommen die deutschen Mobilfunkanbieter lediglich auf bis zu 80 Prozent LTE-Netzabdeckung in der Fläche. Zum anderen sind Systeme für die herkömmliche Mobilfunkkommunikation für den Einsatz in vielen Bereichen des Internet of Things schlicht zu viel des Guten und zu teuer.
Es gibt aber durchaus Szenarien, in denen man auf herkömmliche Mobilfunknetze setzt - ein Beispiel sind Speditionen, deren Lastwagen ihren Standort per Mobilfunknetz an die Unternehmenszentrale übertragen. So spielt es bei einem Lkw keine Rolle, wenn neben der ohnehin bereits in vielen Fahrzeugen verbauten Elektronik noch ein Modul für das Tracking per Mobilfunk zum Einsatz kommt.
Bei einem kleinen Sensor aber, der etwa nur die Temperatur erfasst, sieht das schon ganz anders aus. Hierfür wäre ein Mobilfunkmodul viel zu komplex. Außerdem überträgt ein solcher Sensor nur ganz kleine Datenmengen, für die ein Mobilfunknetz völlig überdimensioniert wäre.
Hinzu kommt: In vielen IoT-Szenarien spielt der Energieverbrauch eine große Rolle. Um bei den beiden Beispielen zu bleiben: Bei einem Lkw ist der Verbrauch eines Mobilfunkmoduls unwichtig. Bei einem Temperaturfühler indes, der unter Umständen ohne Stromanschluss irgendwo weit entfernt betrieben wird und auf eine Batterie angewiesen ist, würde ein Mobilfunkmodul diese viel zu schnell leersaugen. Vor allem die vielen kleinen IoT-Sensoren benötigen also einen Standard jenseits des Mobilfunknetzes, der eine zuverlässige, großflächig verfügbare, kostengünstige und energiesparende Datenübermittlung ermöglicht.

Low Power Wide Area Networks

Sogenannte Low Power Wide Area Networks, kurz LPWANs, sind eine neue Klasse von Netzwerkprotokollen, die darauf ausgelegt sind, Daten über eine große Strecke mit niedrigem Energieverbrauch zu übertragen. So übersteigt die Reichweite von LPWANs die von Techniken wie WLAN bei Weitem, auf dem platten Land sind mit LPWAN auch mal 30 Kilometer möglich. Und dabei verbrauchen die entsprechenden Module so wenig Strom, dass zum Beispiel die Batterie in einem Sensor bis zu zehn Jahre durchhält.
Narrowband-IoT, Sigfox und LoRaWAN - für die IoT-Vernetzung stehen mittlerweile drei etablierte LPWAN-Standards zur Verfügung, die weitestgehend verfügbar sind. Jeder dieser Standards hat allerdings seine Vor- und Nachteile, sodass die Entscheidung für einen Standards nicht ganz einfach ist: „Wichtig ist, dass Pferd nicht von hinten aufzuzäumen. Man muss zuerst das Projekt definieren und danach den passenden Standard auswählen“, rät Marcus Götting von Materna. Wer Projekte mit unterschiedlichen Anforderungen hat, komme unter Umständen nicht darum herum, verschiedene Standards einzusetzen, um jeweils die kostengünstigste und optimale Lösung zu erhalten.
Jürgen Pollich von Telefónica zufolge treffen Unternehmen mit der Wahl eines IoT-Übertragungsstandards eine langfristige Entscheidung in Bezug auf das eigene internetbasierte Geschäftsmodell. Er betont, dass daher „die Vor- und Nachteile der einzelnen Übertragungsmethoden vor einer finalen Entscheidung für einen IoT-Standard sehr genau gegeneinander abgewogen werden sollten“. Darüber hinaus sollte jedes Unternehmen besonderen Wert auf eine möglichst langfristige Investitionssicherheit legen. So sei es von Vorteil, eine Technologie einzusetzen, die von einer großen und mit Blick auf die Anwendungen breit aufgestellten Nutzer- und Entwickler-Community vorangetrieben wird oder für die bereits eine breite Marktdurchdringung vorhanden ist. Wenn man an dieser Stelle auf das falsche Pferd setze, dann könne dies ein Unternehmen im schlimmsten Fall dauerhaft vom Markt verdrängen. Andererseits: „Möglichst viele Technologien zu nutzen kann wiederum schnell zu einer finanziell schwer kalkulierbaren Belastung werden. So entwickeln sich die Kosten für die Entwicklung und Pflege mehrerer, ähnlich gelagerter Technologien erfahrungsgemäß nicht linear.“
Die Form der Vernetzung muss also optimal auf die Wünsche und Bedürfnisse eines Unternehmens und dessen Technik abgestimmt werden. „Im Internet der Dinge gibt es keine Patentrezepte. Für jeden Kunden, für jede Anforderung braucht es eine zielgerichtete Lösung. Eine Lösung, die die Vernetzung kostengünstig, sicher und effizient ermöglicht“, resümiert Guido Weissbrich, Bereichsleiter Network Planning bei Vodafone Deutschland.
Bei den aktuell verfügbaren LPWAN-Standards unterscheidet man zwischen zwei Varianten. Narrowband-IoT setzt auf vorhandene Mobilfunktechniken auf und nutzt dabei die lizenzierten LTE/4G-Funkbereiche der Mobilfunk­anbieter. Die Funkmodule sind mit einer eigenen SIM-Karte ausgestattet, die die Anmeldung am Mobilnetz übernimmt. Die zweite Variante bilden die beiden Systeme Sigfox und LoRaWAN. Sie nutzen für die Datenübertragung frei ver­fügbare und lizenzfreie Funkfrequenzen unterhalb der 1-GHz-Grenze.
Die drei Standards decken sehr unterschiedliche Leistungsspektren ab. Sigfox und LoRaWAN sind primär für die Übertragung von kleinsten Datenmengen vom Sensor ins Netz geeignet und verbrauchen dabei extrem wenig Energie. So beträgt der Datendurchsatz bei Sigfox 100 Bit/s, bei LoRaWAN bis zu 50 KBit/s. Narrowband-IoT überträgt mit bis zu 250 KBit/s deutlich mehr Daten.
3. Teil: „Narrowband-IoT“

Narrowband-IoT

  • NB-IoT in der Praxis I: Die wabenförmigen Sensoren unter dem Bienenstock sammeln Daten zur Temperatur und zu Geräuschen und geben so Auskunft über den Zustand des Bienenvolks.
    Quelle:
    Deutsche Telekom
Narrowband-IoT, kurz NB-IoT, ist eine Weiterentwicklung des Funkstandards LTE Cat-M1: „Narrowband-IoT eignet sich hervorragend für Anwendungen im Internet der Dinge, das Geräte über bereits etablierte Mobilfunk-Netzwerke verbindet sowie kleine Datenmengen über lange Zeiträume hinweg an schwer erreichbare Stellen überträgt“, so Johannes Kaumanns von der Telekom. Die wichtigsten Vorteile im Vergleich zu anderen IoT-Funktechnologien sieht er in den geringen Kosten, der leistungsstarken Abdeckung in Gebäuden und den jahrelangen Akkulaufzeiten der vernetzten Geräte. Narrowband-IoT sei jedoch nicht geeignet für Anwendungen mit hohem Datenverbrauch oder Anforderungen an geringstmögliche Latenzzeiten.
Narrowband-IoT ist also immer dann sinnvoll, wenn es darum geht, zahlreiche Gegenstände oder Maschinen zu vernetzen, die kleine Datensätze in regelmäßigen Abständen übertragen – „dann, wenn die Übertragung der Daten nicht zeitkritisch ist, sondern Informationen beispielsweise nur einmal pro Stunde, einmal pro Tag oder einmal pro Woche übertragen werden“, wie Guido Weissbrich von Vodafone ergänzt.
Dabei punktet Narrowband-IoT vor allem mit seiner Verfügbarkeit. So lässt es sich laut Johannes Kaumanns schnell und einfach per Software-Upgrade in vorhandene LTE-Infrastrukturen integrieren. Und Vodafone-Mann Weissbrich fügt hinzu: „Narrowband-IoT funkt heute an rund 90 Prozent unseres LTE-Netzes. Ein Mobilfunkzelle kann theoretisch bis zu 50.000 Dinge vernetzen.“
Die Mobilfunkanbieter betonen die Sicherheit ihrer NB-IoT-Netze: „Wir stellen sicher, dass die Daten über den kompletten Kommunikationskanal von der Einspeisung bis hin zum Übergabepunkt nicht verändert werden können. Für Außenstehende sind sie nicht mitlesbar – die Verschlüsselung der zu übertragenden Daten erfolgt auf der Basis bewährter Algorithmen. Die Verbindung erfolgt nur zwischen den zuvor autorisierten Geräten“, so Jürgen Pollich von Telefónica.
Die Narrowband-IoT-Angebote deutscher Mobilfunkanbieter eignen sich darüber hinaus auch für die Vernetzung über Ländergrenzen hinweg. Vodafone und die Deutsche Telekom haben diesen Sommer den ersten Roaming-Test in Europa abgeschlossen. Der Test wurde mit globalen SIM-Karten der Deutschen Telekom im Netz von Vodafone Spanien sowie mit globalen SIM-Karten von Vodafone im Mobilfunk- beziehungsweise dem Narrowband-IoT-Netz von T-Mobile Österreich mit kommerziellen NB-IoT-Modulen durchgeführt. Die Möglichkeit des Roamings ist zum Beispiel für das Tracking von Containern von Bedeutung.
Narrowband-IoT in der Praxis: Auf dem Flughafen Düsseldorf kommt bereits ein Internet of Things auf Basis von NB-IoT zum Einsatz. Ein neuralgischer Punkt für den reibungslosen Flugbetrieb in Düsseldorf ist
  • Narrowband-IoT in der Praxis III: Die mobile Produktionsanlage „Factory in a Box“ in einem Container wird per NB-IoT vernetzt und lässt sich nahtlos in bestehende Anlagen integrieren.
    Quelle:
    Telefónica / Jörg Borm
die Zufahrt zum Tanklager des Airports, das nur über eine Brücke erreichbar ist. Und diese Brücke muss viel aushalten: Täglich pendeln über 120 Tanklaster mit jeweils 30.000 Litern Kerosin auf dem Weg zum Rollfeld darüber. 50 Sensoren in der Fahrbahnoberfläche und den Brückenkappen messen Temperatur, Feuchtigkeit und Korrosion und leiten sie per NB-IoT weiter. Die Daten weisen auf kritische Zustände oder irreparable Schäden in den Betonstrukturen hin.
Ein weiteres Beispiel sind vernetzte Bienenstöcke. Die Telekom hat auf dem Gelände ihrer Bonner Zentrale mehrere Bienenstöcke mit IoT-Sensoren ausgestattet. Diese sammeln Informationen zu Temperatur und Luftfeuchtigkeit sowie zu Geräuschen aus dem Bienenstock. Zudem wird regelmäßig das Gewicht ermittelt, das Auskunft über den Füllstand der Waben gibt. Narrowband-IoT überträgt die Daten in die Cloud. Ein Imker einer lokalen Imkerei in Bonn kann so mit einem Blick auf sein Smartphone oder Tablet erkennen, wie gesund die Bienen sind, und ihr Verhalten und ihren Zustand aus der Ferne beurteilen. Das vermeidet unnötige Fahrten zum Bienenvolk und die damit verbundenen Störungen der Insekten.
Telefónica präsentierte mit dem Telekommunikationskonzern Nokia auf der vergangenen Hannover Messe mit „Factory in a Box“ eine modulare, portable Fertigungsanlage in Standard-Frachtcontainern. Per NB-IoT vernetzt Telefónica den Produk­tionscontainer samt Sensoren, Maschinen und Sicherheitseinrichtungen, sodass die Produktionserweiterung quasi nahtlos an eine bestehende Produktion angebunden werden kann.
Vodafone arbeitet mit dem Elektronikkonzern Panasonic an einem länderübergreifenden Smart Home. Das erste Ziel sind smarte Klimaanlagen in Haushalten, die sich per Narrowband-IoT aus der Ferne steuern und warten lassen. In späteren Projekten sollen weitere Haushaltsgeräte folgen, die per Narrowband-IoT integriert werden.
4. Teil: „Sigfox“

Sigfox

  • Sigfox in der Praxis: Der Mineralölkonzern Total nutzt das Netz, um seine Auflieger zu überwachen. Hierzu wird auf dem Anhänger diese autarke, graue Box installiert.
    Quelle:
    Sigfox
Sigfox ist wie erwähnt ein proprietärer Standard des gleichnamigen französischen Telekommunikationsunternehmens. Vorteile von Sigfox sind der einfache Aufbau des Systems, die preisgünstigen Funkmodule und der niedrige Energieverbrauch. Ein Funkmodul kostet derzeit rund 2 Euro pro Stück. Im kommenden Jahr soll es einfache Sigfox-Transponder geben, die sogar nur 20 Cent kosten.
Der Sigfox-Standard eignet sich vor allem für IoT-Komponenten wie Sensoren, die wenig Daten übertragen. Alles, was mit 12 Byte und bis zu 140 Nachrichten pro Tag in Richtung Cloud und mit vier Nachrichten zurück für Stellbefehle, Inbetriebnahmen, Parametrierungen und Lizenzierungen umgesetzt werden kann, lässt sich laut Sigfox abdecken. Dank integrierter Geolokalisierung ist das Sigfox-Netz auch eine Alterna­tive zum Tracking via GPS.
Künftig sollen sich mit Sigfox auch Dinge ohne eigene Batterie vernetzen lassen. „Wir werden sie über Funksignale ansprechen und sie werden diese ausgesandte Energie zum Antworten nutzen“, erklärt Sigfox-Manager Aurelius Wosylus. Damit werden neue Lösungen möglich, die eine wartungsfreie Verfügbarkeit über den gesamten Lebenszyklus eines Produkts haben. So lassen sich zum Beispiel selbst Verpackungen IoT-tauglich machen.
Allerdings kann man als Unternehmen kein eigenes Sigfox-Netz installieren und ist daher darauf angewiesen, dass ein entsprechendes Netz am Standort existiert. In Deutschland erreicht Sigfox eigenen Angaben zufolge eine Abdeckung von über 85 Prozent. Weltweit existieren derzeit in 53 Länden Sigfox-Netze.
Auch wenn das proprietäre Sigfox-Netz auf einen lizenzfreien Funkkanal setzt, soll die Übertragungssicherheit und damit die Quality of Service hoch sein - „weil wir dreimal im Frequenzsprungverfahren an alle Basisstationen im Umfeld senden und weil die gesamte Sendeleistung in ein ultra­schmales Band gepackt wird, sodass die Nachricht einem lauten Pfiff gleicht, der überall gehört wird und Störgeräusche übertönt“, erklärt Aurelius Wosylus. Ein solches Signal zu stören sei extrem aufwendig. Des Weiteren betont Wosylus, dass die Sigfox-Schnittstelle dadurch besonders sicher sei, „dass sie nicht an das Internet angebunden ist und aus Energie­spargründen auch in den Tiefschlaf fällt, wenn sie nicht gebraucht wird“.
Sigfox in der Praxis: Sigfox wird zum Beispiel bei der Deutschen Post eingesetzt. Das Logistikunternehmen kommt im Rahmen des Pilotprojekts „Meine Landpost“ in ausgewählten ländlichen Regionen mit einem mobilen Postservice, einem mobilen Supermarkt und einem Bargeldservice direkt an die Haustür der teilnehmenden Haushalte. Den Service fordern die Haushalte unter anderem über den Deutsche Post Buzzer an, ein kleines Gerät, das bei Betätigung über das Sigfox-Netz ein Signal an den Kundenservice der Post absetzt. Dieser meldet sich daraufhin für eine Terminvereinbarung beim Kunden.
Das oberpfälzische Regensburg ist die erste deutsche Stadt, die über ein stadtweites Sigfox-Netz verfügt und mit dreifacher Redundanz bereits eine volle Netzabdeckung aufweist. Zahlreiche Unternehmen bieten inzwischen entsprechende IoT-Dienste über das Sigfox-Netz an, die sich in Regensburg nutzen lassen, zum Beispiel Brandmelder oder Heizkörperverbrauchszähler.
Das Sigfox-Netz kommt darüber hinaus vor allem beim Tracking zum Einsatz: Das Mineralölunternehmen Total nutzt Sigfox für das Tracken und Überwachen seiner Lkw-Anhänger. Dazu werden auf den Aufliegern autarke Boxen installiert. Ein Online-Portal lokalisiert alle Auflieger und informiert unter anderem über Ausfallzeiten des Aufliegers, die Zugmaschinen-Paarung mittels Erkennung des Auf- und Absattelns, die Wartung zur Überprüfung der Fahrzeugsicherheit und über Reparaturen sowie unerlaubte Bewegungen.
5. Teil: „LoRaWAN“

LoRaWAN

  • LoRaWAN in der Praxis II: Die Deutsche Bahn wertet über Sensoren den Zustand ihrer Bahnhofsuhren aus. So lassen sich fällige Reparaturen rechtzeitig erledigen.
    Quelle:
    Deutsche Bahn
Hinter LoRaWAN - Long Range Wide Area Network - steht ein Industriekonsortium mit Mitgliedern wie Cisco, Google und IBM, die sich zur LoRa Alliance zusammengeschlossen haben. Die Spezifikation ist frei verfügbar und kann quasi von jedem Unternehmen genutzt werden, da LoRaWAN wie Sigfox auf einen lizenzfreien Frequenzbereich setzt. „LoRaWAN sticht dadurch hervor, dass Unternehmen auf Basis dieses Standards ein eigenes Netz zu überschaubaren Kosten aufbauen können“, erläutert Marcus Götting von Materna. „Dieser Standard bietet sich daher für private Anwendungen zum Beispiel auf großen Werksgeländen an.“ Doch LoRaWAN funkt auch deutlich weiter. Mit Reichweiten von 15 bis 20 Kilometern lassen sich auch Maschinen und Sensoren weit außerhalb des Betriebsareals erreichen.
Beim Einsatz eines Long Range Wide Area Networks „muss allerdings muss berücksichtigt werden, dass die übertragbaren Datenmengen sehr gering sind“, wie Marcus Götting betont. Die Datenraten liegen bei 0,3 bis 50 KBit/s. Dazu kommt, dass sich aufgrund der eingesetzten Technologie die Datenraten mit steigender Entfernung verringern.
LoRaWAN in der Praxis: Die Stadtwerke Karlsruhe bauen derzeit eine flächendeckende LoRaWAN-Infrastruktur auf. Im Rahmen einer Smart City sollen über dieses Netz künftig zahlreiche Sensoren funken und ihre Daten senden. Ein Projekt ist Smart Waste. In den Abfallbehältern der Karlsruher Verkehrsbetriebe, zum Beispiel in Unterflurcontainern an Bushaltestellen, messen Ultraschallsensoren den aktuellen Füllstand und geben diesen via LoRaWAN an die Disposition weiter. In Form einer Ampeldarstellung sehen die Mitarbeiter dort auf einen Blick, welcher Abfallbehälter geleert werden muss.
Weitere Einsatzbereiche in Karlsruhe sind die Fernüberwachung von Trafostationen und die Messung von Grundwasserpegelständen. So lässt sich der Wasserstand auch an unzugänglichen Orten regelmäßig zuverlässig ermitteln.
Die Deutsche Bahn nutzt in einem Pilotprojekt ein LoRaWAN zur Fernüberwachung ihrer Bahnhofsuhren in Berlin. Die an den Uhren gesammelten Sensordaten werden per LoRaWAN-Funk an ein zentrales Auswertungssystem weitergeleitet. Hierzu hat die Bahn zwei schuhkartonkleine LoRaWAN-Gateways auf dem Dach des Berliner Hauptbahnhofs installiert. Ziel des Pilotprojekts ist es, mit Hilfe des Internet of Things die Kosten für den Betrieb der Uhrensysteme zu senken und gleichzeitig defekte Uhren zu vermeiden. Auftretende Fehler werden früher erkannt und Reparaturen lassen sich so rechtzeitig veranlassen.
Die Stadt Singen vermeidet mit einem LoRaWAN Staus auf ihrem Wertstoffhof. Dazu wurden auf der Einfahrt zum Wertstoffhof Sensoren angebracht, die messen, wie viele Autos bereits warten. Diese Information wird dann via LoRaWAN an eine Datenplattform weitergereicht. Bürger können anhand einer digitalen Karte sehen, wie lang die Warteschlange aktuell ist.

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