Das Internet der Dinge verändert gerade die Welt um uns herum. Ein riesiges Netzwerk entsteht und es gibt fast kein produzierendes Unternehmen, welches nicht versucht aus seinen zukünftigen Produkten in irgendeiner Form ein smartes Objekt zu formen.
Der entscheidende Punkt beim Internet der Dinge ist die Netzwerkfähigkeit. Die Initiative TheThingsNetwork (TTN), hat sich zur Aufgabe gemacht mit dem Funkstandard Long Range Wide-Area Network, kurz LoRaWAN, den Kontakt von smarten Objekten über Kilometer hinweg zu gewährleisten.
Der Standard LoRaWAN wird ebenso von kommerziellen Anbietern benutzt, beispielsweise in der Schweiz, wo Swisscom ein landesweites Netz aufbaut. In den Niederlanden ist hier KPN zu nennen.
In Deutschland versucht die Telekom mit NB-IoT einen eigenen Weg zu beschreiten.
Was ist LoRaWAN genau?
Fragen wir erstmal anders herum, welche gängigen drahtlosen Netzwerkverbindungen nutzen wir aktuell? Da gibt es WLAN, Bluetooth oder Funkstandards wie 3G und LTE. Der Funkstandard LoRaWAN hat Potenzial diese gängigen Verbindungen zu ergänzen bzw. zu unterstützen. Er ist nicht als Ersatz für die genannten Arten gedacht.
Smarte Objekte können über die Funktechnik LoRaWAN effizienter und genauer in Verbindung bleiben.
LoRaWAN arbeitet in Europa auf der Frequenz 868 Megahertz, der Spreadingfaktor liegt entweder bei SF7 oder bei SF12. Trotz seiner geringen Bandbreite kommt das Netzwerk mit wenig Energie aus und kann dabei eine erstaunliche Reichweite von über 30 Kilometern erreichen. Im Gebiet um Paderborn liegt der Rekord für die maximale Reichweite aktuell bei 12 Kilometern.
Der große Pluspunkt ist jedoch nicht nur die Reichweite, sondern der dabei sehr geringe Energieverbrauch. Einzelne Geräte können so mit einer einzigen Batterie über Jahre in Betrieb bleiben.
Das Prinzip der 3 Stufen
Das Netzwerk besteht bei TTN im Prinzip aus drei verschiedenen Hardware-Komponenten. Auf der untersten Ebene befinden sich die Sender, sogenannte Nodes. Dies sind Sensoren verschiedenster Art, z. B. Bewegungssensoren, Lichtsensoren oder Temperatursensoren in einem wasserdichten Gehäuse, nicht größer als eine Streichholzschachtel.
Prinzipiell kann aber jegliche Art von Sensorik in einem Node platziert werden. Zusätzlich noch eine LED, ein Knopf und eine Batterie, fertig ist der Node. Diese kleinen Sensoren können für wenig Geld erworben werden.
Diese Nodes stehen mit der nächsten Ebene in Verbindung, welche aus einem Mikrocontroller-Board besteht. Bei TTN heißen diese Boards The Things Uno, basierend auf Arduino, und stellen die Verbindung der Nodes zum LoRaWAN-Gateway her.
Womit wir bei der dritten Stufe wären, dem Gateway. Dies ist die Basis und Voraussetzung für die Anbindung an das Netzwerk. Mit den LoRaWAN-Gateways lässt sich dann die Verbindung zum Computer herstellen, wo die Verarbeitung der Daten und die Steuerung erfolgen kann.
Anwendungsbeispiele für LoRaWAN
Ein aktuelles Beispiel für eine Anwendung ist die Messung von Feinstaub in Ballungsgebieten. In Deutschland fehlt es bisher an Vergleichsdaten zur Feinstaub-Belastung aus privater Hand. Mit einem Netzwerk von Feinstaub-Sensoren in Ballungszentren wird versucht hier eine entsprechende Datenbasis zu ermitteln.
Ein anderes Beispiel sind Grundwasserspiegel. Mit entsprechenden Sensoren auf Basis von LoRaWAN messen die Stadtwerke Karlsruhe regelmäßig die Pegelstände des Grundwassers und haben so jeder Zeit einen entsprechenden Überblick.
Die Kombination von GPS-Trackern mit Sensoren eröffnet ein neues weites Feld von Möglichkeiten für Anwendungen. Mobilität kommt ins Spiel, nicht nur für Gegenstände, sondern natürlich auch für Tiere, beispielsweise für Ortungssysteme des eigenen Hundes.
Anwendungsbeispiele gibt es bereits viele und es werden noch viele weitere Möglichkeiten folgen.
LoRaWAN-Gateway bei VegaSystems
Wir sind dabei und unterstützen TTN und das LoRaWAN-Netzwerk in Paderborn mit aktuell 3 Gateways. Dabei sind wir gerne ein Teil dieses spannenden und freien Netzwerkes.
Die Möglichkeiten von LoRaWAN sind vielfältig und der Kreativität sind kaum Grenzen gesetzt. Wohin die Reise dieses kostengünstigen Ansatzes für IoT-Kommunikation geht, lässt sich noch nicht abschätzen. Tatsache ist, das Netzwerk wächst genauso wie die Vielzahl von Anwendungsbeispielen für smarte Objekte.
Möchten Sie ebenfalls Teil der TTN-Community werden? Hier geht es zur TTN Community Paderborn!
VegaSystems möchte Industrie 4.0 und IoT als Dienstleister unterstützen und nach vorne bringen. Unsere Investitionen sind daher ein strategischer Schritt zu mehr intelligenter Vernetzung und M2M Kommunikation.
Kann man mit LORAWAN auch verlässlich Zähler im Keller ablesen (z.B. Wasserzähler im Keller die hinter 0,5m dicken Mauern sitzen). Wie ist die Durchdringung in die Tiefe wenn die Gateways an Hausgiebeln oder Funkmasten senden und auf Reichweite ausgelegt sind ?
Das ist ein sehr interessanter Bericht. Ich bin gespannt wie sich die Technik hier im Raum Paderborn entwickelt.
Wir müssen Telemetriedaten in einem Windpark übertragen. Die Telemetriebox benötigt für die Datenübertragung mindestens ein 2G Funknetz, aber im Windpark ist kein Handy Empfang möglich. Die über 100 Windkraftanlagen sind bis zu 20 km vom Leitstand des Windparks entfernt. Können wir hier LoRaWAN verwenden?
Hallo Herr König,
ich schreibe Ihnen eine Nachricht via E-Mail an die angegebene Adresse.
LG