Industrial IoT – der Stand der Dinge

LPN: das Schweizer LoRa

Hierzulande betreibt Swisscom ein strahlungsarmes, speziell auf schmalbandige IoT-Anwendungen zugeschnittenes Low Power Network (LPN). Es basiert auf dem LoRA- Industriestandard. Dieses LPN versorgt über 96,4 Prozent des Landes. In 26 Städten ist zudem eine leichte Innenraumversorgung vor­gesehen (Stand Ende 2018). Büro- und Indus­triegebäude werden über private Inhouse-Sender versorgt, die von deren Eigentümern erstellt und betrieben werden. Swisscom ist Vollmitglied der LoRa-Allianz und steuert gemeinsam mit Partnern Eigenentwicklungen bei.
Beispiel einer smarten Parkplatzbewirtschaftung mit einem Low Power Network
Quelle: Rüdiger Sellin
Das LPN funktioniert im konzessionsfreien SRD-Band. Es reicht von 863 bis 870 MHz, das europaweit exklusiv für Funkkommunikation mit geringer Leistung reserviert ist. Die Abkürzung SRD steht für «Short Range Devices», früher auch «Low Power Devices» (LPD) genannt. Dahinter stehen Funkanwendungen mit kurzer Distanz zum Sender, primär zur Datenübertragung. Die Sendeleistung der Sensoren beträgt maximal 0,025 Watt, bei den Empfangsstationen sind es höchstens 0,5 Watt. Die Immissionen des Netzes sind somit äusserst gering und liegen weit unter den strengen landesweiten NISV-Grenzwerten. Über das LPN kommunizieren Dinge und Geräte einfach und kosteneffizient miteinander. Auf diese Art und Weise wird der Status eines Gegenstandes erfassbar wie beispielsweise hell oder dunkel, warm oder kalt, in Bewegung oder stehend. Hier lassen sich auch Datenlogger einbinden. Diese können je nach Anwendung batteriebetrieben jahrelang unabhängig vom Stromnetz Informationen senden. In den meisten Fällen übermitteln die Geräte nur sporadisch und dazu nur kurze Informationen. Dies können Drucker, Getränke- oder Parkautomaten, aber auch mobile Sensoren in Containern und Postpaketen oder an Automaten und Fahrrädern sein. Das LPN bietet für solche Anwendungen genügend Bandbreite, übermittelt die Daten energiesparend und senkt die Vernetzungskosten.
Anwendungen für das Internet of Things
Das Internet der Dinge (IoT) entwickelt sich zum Massenmarkt und bestimmt zunehmend unseren Alltag. IoT bringt viele Erleichterungen und steigert die Effizienz. Abhängig von der Netzbasis, gibt es folgende Anwendungsbereiche:
  1. Massive IoT über LoRa
    Smart Cities: Abfall- und Containermanagement, öffentliche Beleuchtung und Parkhäuser, Messung von Schadstoffkonzentrationen
    Smart Utilities: Fernablesung von Gas-, Wasser- und Stromzählern; Zu­stands­abfragen von Briefkästen und öffentlichen Automaten
    Smart Buildings: Management von Gebäuden und deren Ressourcen (Räume, Geräte wie Getränke- und Verpflegungsautomaten oder auch Beamer), Sicherheit (Zutritte, Videokameras, Feuerlöscher) und technische Einrichtungen (Beleuchtung, Temperatur- und Lüftungsregelung, Messung der Luftqualität), Optimierung des Energiebedarfs
    Intelligente Landwirtschaft: Messung von Luft- und Bodenfeuchtigkeit, Erfassung von Pflanzenwachstum und Reifegrad, Einlagerung von Obst und Gemüse, Verfolgung von Weidevieh
  2. Massive IoT über LoRa oder NB-IoT/LTE-M
    Smart Utilities: Fernablesung von Gas-, Wasser- und Stromzählern; Fernsteuerung und Überwachung von Haushaltsgeräten und Aufzügen
    Smart Grids: Energiemanagement (intelligente Stromerzeugung, -verteilung und -speicherung)
    Tracking: Überwachung von Kindern, Senioren, Tieren, wertvollen E-Bikes oder medizinischen Geräten und Hilfsmitteln in Spitälern etc.
  3. Critical IoT über LTE-M oder 5G
    Sicherheit und Monitoring: Objekt- und Verkehrsüberwachung, Fernsteuerung variabler Verkehrs- oder Anzeigeschilder, Empfang von Notrufen und Auslösen von Rettungsmassnahmen
    Transport und Logistik: Nachverfolgung von Warensendungen, Flotten­management (z. B.: Einsatzplanung von Fahrzeugen und Fahrern)
    Gesundheit und Telemedizin: Fernüberwachung und -diagnose (medizinische Parameter), Erkennung kritischer Situationen bei chronisch kranken Patienten, Auslösung automatischer Notrufe, Fernübermittlung von Guidelines bei Notoperationen und Telechirurgie
    Industrie 4.0: Überwachung und Steuerung von Maschinen, Herstellungs- und Produktionsabläufen, verbesserte Warenlogistik, frühzeitige Erkennung von Wartungs- oder Materialbedarf



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