Neuer Datenübertragungsstandard ermöglicht IoT (Internet of Things) der Zukunft
Die iWelt ist Teil des LoRa-Netzes. Auf dem Dach des Krick/iWelt-Gebäudes wurde ein Gateway für die LoRa-Technologie aufgestellt, welches nun in Betrieb genommen wurde. Zusammen mit der WVV unterstützt die iWelt hiermit ein „Smart City“ Projekt in Eibelstadt.
Eibelstadt hat einen weiteren Baustein zur energie-effizienten Stadtentwicklung umgesetzt. Im Rahmen der Gestaltung der Mainlände wurden nun Straßenlaternen in ein „Internet of Things“ Netzwerk eingebunden. Während sich herkömmliche Straßenlaternen einschalten, sobald die Dämmerung beginnt und erst in den Morgenstunden wieder ausschalten, reagieren die neuen Straßenlaternen auf Bewegung. Dies reduziert die Stromkosten und ist auch um einiges umweltfreundlicher. Um den Stromverbrauch zu messen (bei normalen Straßenlaternen wird dieser einfach nach Betriebsstunden geschätzt), wurden die Laternen dazu auch ans Internet angebunden. Jedes „Anschalten“ wird von Sensoren übermittelt und die Nutzung überwacht. Hierzu kommt die Übertragungstechnik LoRaWAN zum Einsatz.
LoRaWAN – oder auch „Low Power Wide Area Network“ – ist eine Funktechnologie für Datenübertragung. Diese ermöglicht ein energie-effizientes Senden von geringen Datenmengen auch über lange Strecken hinweg. Gegründet wurde die Technologie von der LoRa Alliance, einer gemeinnützigen Organisation mit dem Ziel LPWAN-Technologien (Low-Power, Wide-Area Networks) zu fördern. LoRaWAN wurde speziell entwickelt, um eine Funk-Technologie mit preiswerten Sensoren, hoher Batterielaufzeit, Kapazität, Reichweite sowie geringen Gesamt-Kosten zu schaffen.
LoRaWAN besteht aus drei Komponenten:
1. Sensoren
2. Gateway
3. LoRa-Server
Die Sensoren werden an den gewünschten Stellen platziert, um Betriebsparameter wie zum Beispiel Temperatur, GPS-Koordinaten oder Maschinen-Parameter aufzunehmen.
Das Gateway wird mit dem Internet verbunden. Dies geschieht entweder durch LAN oder LTE. Anschließend wird es am LoRa-Server registriert. Hierdurch ist die Verbindung zwischen dem Server und den Sensoren aufgebaut. Eingehende Daten von Sensoren können nun verarbeitet und in das Internet weitergeleitet werden.
Die Batterielaufzeit der Sensoren beträgt, je nach Parameter, bis zu 10 Jahre und ist somit sehr umweltfreundlich. Ein weiterer Vorteil ist die hohe Reichweite der Datenübertragung. Denn je nach Umweltbeschaffenheit kann ein einzelnes Gateway mehrere Städte abdecken, während übliche Funk-Technologien wie 5G, WLAN oder Bluetooth eine maximale Reichweite von wenigen 100 Metern aufweisen. Dies kommt vor allem ländlichen Gegenden, sowie abgelegenen Orten zugute, welche momentan aufgrund der schlecht ausgebauten Mobilfunknetze nur schwer Zugriff auf diese haben. Aber auch der geringe Leistungsverbrauch ist nicht zu unterschätzen, denn herkömmliches WLAN benötigt dreimal so viel Strom wie ein LoRa-Modul.
Sicherheit
Um die Sicherheit von LoRaWAN zu gewährleisten, besitzt es zwei Sicherheitsschichten: Bei der Integration eines LoRaWAN-fähigen Netzes erfolgt eine gegenseitige Authentifizierung. Somit wird sichergestellt, dass ausschließlich autorisierte Geräte Zugriff auf das Netz erlangen. Aber auch die Datenkommunikation selbst ist durch eine Ende-zu-Ende-Verschlüsselung gesichert.
Weitere praktische Anwendungsgebiete
Die praktischen Anwendungsgebiete umfassen beispielsweise „Smart City“ Projekte, „Industrie 4.0“ oder „Smart Farming“. So können zum Beispiel Energie- und Wasserverbräuche überwacht werden, um diese ökonomischer zu gestalten. Auch Füllstände von Mülltonnen könnten leicht mit dieser Technologie übermittelt werden. Natürlich ist es durch die LoRa-Technologie jederzeit möglich auch Störungen und Unregelmäßigkeiten von Messungen festzustellen. Weitere Anwendungsgebiete über Low-Cost-Tracker Informationen weiterzugeben, fallen in die Bereiche der Parkplatz-Überwachung, die Positionsübermittlung von beweglichen Objekten, der Überwachung des Zustands und Standfestigkeit von Brücken, Tunneln oder Gebäuden und vielem mehr.
Haben Sie eigene Ideen für die Anwendung von Funk-Sensoren? Die iWelt steht Ihnen gerne beratend zur Seite.