Vom Sensor über LoRaWAN ins Internet der Dinge
Moderne Technologien und digitale Transformation erleichtern und verändern das Leben der Zukunft. Über das Internet der Dinge, kurz IoT (Abkürzung für Internet of Things), kommunizieren Maschinen und Geräte nicht nur untereinander, sondern auch mit uns Menschen. Ausgangspunkt vieler Daten, welche die Kommunikation im IoT ausmachen, sind Sensoren, die Messgrößen und Daten erfassen. Über das LoRaWAN werden diese Daten per Funk ins IoT gesendet.
LoRaWAN ist die Abkürzung von Long Range Wide Area Network. Und was genau hat es damit auf sich? Mithilfe von LoRaWAN können kleine Datenmengen über größere Reichweiten übertragen werden. Diese Netzwerkarchitektur basiert auf LoRa-Funktechnologie, welche die Übertragung äußerst energiesparend ermöglicht. Dieser Typ Netzwerk eignet sich damit ausgezeichnet für die Verwendung im Internet der Dinge, im IoT.
Drei Komponenten machen das LoRaWAN aus: Sensoren (auch als Nodes oder Endpunkte bezeichnet), welche festgelegte Werte oder Parameter messen und die Daten per Funk an Gateways senden. Diese Gateways erfassen die Daten und geben sie über das Internet an Netzwerkserver weiter; als Empfänger und Sender zugleich erlauben Gateways bidirektionale Kommunikation. Die Server schließlich verarbeiten und verwalten die Daten und stellen diese über Applikationsserver für anwenderorientierte Applikationen auf Endgeräten wie PC, Tablet oder Smartphone bereit.
So werden Messdaten erfasst
Die Sensoren geben kleine Datenmengen in Intervallen über LoRa-Funk an die Gateways weiter. Der Energieverbrauch ist dabei so minimal, dass die Sensoren keinen Stromanschluss benötigen, sondern batteriebetrieben ihre Daten senden können. Die Lebensdauer der Batterie kann je nach Sendefrequenz und Anwendung bis zu 10 Jahre betragen.
Die Funkreichweite ist abhängig von der Besiedlungsdichte: In einer Stadt, wie zum Beispiel in Köln, können die Gateways Sensorsignale aus Entfernungen von weit über 1 Kilometer störungsfrei empfangen. Im dünn besiedelten ländlichen Raum können Daten sogar über Entfernungen von 10 oder mehr Kilometer gesendet werden.
LoRaWAN-Anwendungen aus der Praxis
Überhitzung oder Nässe kann in Verteilerkästen für die Stromversorgung zu Schäden und damit verbundenen Leitungsstörungen führen. Durch das kontinuierliche Messen von Temperatur und Luftfeuchtigkeit per Sensoren werden Probleme frühzeitig erkannt, behoben und Stromausfälle vermieden. Der Kölner Energieversorger RheinEnergie zum Beispiel nutzt in über 2000 Verteilerkästen sogenannte Sensorboards, welche verschiedene Messgrößen ermitteln, diese per LoRaWAN übertragen und so auf Handlungsbedarf hinweisen, bevor Ausfälle in der Stromversorgung eintreten.
Oder: Indem die Temperaturen an Straßenbahnweichen laufend überwacht werden, kann in den Wintermonaten drohender Frost frühzeitig erkannt und durch automatisches Heizen verhindert werden, dass die Weichen zufrieren. Die Folge: der ÖPNV läuft auch bei Minustemperaturen reibungslos.
Auch beim Parkraum-Management hilft LoRaWAN-Technik weiter. Hier erfassen Sensoren freie sowie besetzte Parkflächen. Die so gewonnenen Daten können für eine urbane Parkraumnutzung in Echtzeit genutzt werden. Mit Messdaten zur Luftqualität, wie zum Beispiel CO2-Gehalt, Feinstaub- oder Stickoxidkonzentration, kann außerdem die städtische Verkehrslenkung optimiert werden. So trägt LoRaWAN auch zum smarten Klimaschutz bei.
Durch LoRaWAN zur SmartCity Cologne
Wie diese Beispiele zeigen, ermöglicht LoRaWAN-Technologie viele IoT-Anwendungen, durch welche sich Prozesse automatisieren, effizienter und sicherer gestalten lassen. Dieser Einsatz moderner Technologie, welche physische und virtuelle Objekte miteinander vernetzt, macht Räume fit für die Zukunft, macht Räume "intelligent" oder "smart": Ein Haus wird durch LoRaWAN und IoT zu einem "Smart Home", eine ganze Stadt wird durch LoRaWAN und IoT zu einer "Smart City".
In Köln bringt NetCologne als Partner der Initiative "SmartCity Cologne" leidenschaftlich den Ausbau dieses neuen Netzes voran. Unter anderem der Einsatz von NetCologne für solch "smarte Technologien“ im Kölner Stadtgebiet bereitet den Weg dafür, dass sich die Domstadt in eine intelligent vernetzte, nachhaltige und zukunftsweisende Rheinmetropole verwandelt.