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  • IoT
  • Juni 30, 2021

LoRaWAN für Stromersparnis

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Zahlreiche Hindernisse machen es heutigen IoT-Plattformen schwer, eine konsistente Balance zwischen Energieeffizienz und Cybersicherheit zu erreichen. Deshalb arbeitet die LoRa Alliance seit Jahren an der Entwicklung und Zertifizierung von stromsparenden LoRaWAN-Geräten.

Mit Millionen von LoRaWAN-Geräten im Feld und einer schnell wachsenden Verbreitung gibt die Zertifizierung dem Markt das Vertrauen, dass die Geräte wie erwartet funktionieren.

Das Szenario

LoRaWAN ist die vielleicht am schnellsten wachsende drahtlose Technologie, die den Einsatz von IoT in weiten Bereichen der Welt verändert. Die Anwendungsfälle entwickeln sich täglich weiter. So beispielsweise durch kostengünstige Sensoren und längere Akkulaufzeiten.

Das LoRaWAN-Protokoll wurde für Anwendungen und Sensoren entwickelt, die nur wenige Male am Tag kleine Datenmengen über große Entfernungen senden und empfangen müssen. Es soll Integrität und Vertraulichkeit in Anwendungsfälle bringen, bei denen batteriebetriebene Sensoren Daten über große Entfernungen (bis zu 16 km) bei minimalem Stromverbrauch senden müssen. Die Idee ist, dass die Geräte dank des optimierten Energieverbrauchs so lange wie möglich aktiv bleiben können.

Der Datenaustausch ist mit einem viel geringeren Batterieverbrauch als bei herkömmlichen Netzwerken möglich – so können die Geräte eine Lebensdauer von bis zu zehn Jahren haben!

LoRaWan ist sehr gut positioniert, um Mess-, Versorgungs- und Smart-City-Anwendungen weltweit zu unterstützen. So hat die Alliance mehr als 500 Mitgliedsunternehmen, die den LoRaWAN-Standard unterstützen. Zudem sind mehr als 120 LoRaWAN-Netzbetreiber in über 140 Ländern aktiv.

Laut dem Marktanalystenunternehmen IHS Markit werden bis zum Jahr 2023 bis zu 43 Prozent aller LPWANs für IoT-Anwendungen auf LoRa-Geräten und/oder LoRaWAN-Netzwerken basieren.

In einem LoRaWAN-Netzwerk übertragen Knoten (oder Geräte) Daten über Hubs oder Gateways (die mit dem Internet verbunden sind). Diese leiten wiederum die Informationen an einen Netzwerkserver weiter, wo das Paket nach der Verarbeitung an sein endgültiges Ziel, einen Anwendungsserver für seine spezifische Verwendung, transportiert wird. Netzwerkserver verwalten das LoRaWAN-Protokoll und ermöglichen zum Beispiel die Anpassung der Geschwindigkeit, sodass weit entfernte Knoten (was ein schwaches Signal impliziert), trotzdem mit einem Gateway kommunizieren können.

LoRaWAN-Netzwerke können öffentlich (unter Nutzung der Antennen des Telekommunikationsbetreibers) oder privat sein (wobei die Netzwerkelemente wie Gateways und Server unter der Kontrolle des Benutzers stehen).

Das mit LoRaWAN zusammenhängende öffentlich betriebene Netzwerk wird von Telekommunikationsbetreibern bereitgestellt und verwaltet. In Frankreich haben zum Beispiel Orange und Objenious (eine Tochtergesellschaft von Bouygues Telecom) ihr eigenes LoRaWAN-Netz aufgebaut und verkaufen den Zugang zum Netz als Abonnement, wie auch ihre Handytarife. Der Betrieb stellt also das Netzwerk landesweit für alle Nutzer bereit. So kann dieser einen oder mehrere Pläne abonnieren, um seine IoT-Sensorflotte anschließen zu können.

LoRaWAN-Roaming-Fähigkeiten sind mittlerweile in 27 Ländern verfügbar, auch per Satellit.

Private Netzwerke hingegen erlauben es dem Benutzer, eine eigene IoT-Sensorflotte und Netzwerkinfrastruktur zu verwalten. Generell sollten Anwender, die ein Gebäude, eine Fabrik, einen Campus usw. kontrollieren wollen, private Netzwerke in Betracht ziehen.

Private und öffentliche Netzwerke sind nicht unvereinbar, die Grenze zwischen ihnen kann fließend sein. So ist es möglich, dass ein privates Netzwerk ein öffentliches Netzwerk mit nationaler Abdeckung ergänzt – und umgekehrt.

Mit der zunehmenden Verbreitung von IoT- und LPWAN-Technologien gilt es einige wichtige Dinge zu beachten:

  1. Es werden neue Geschäftsmodelle entstehen

In diesem Jahr werden mehr und mehr LPWAN- und IoT-Geräte eingesetzt. So wird es zu einer Zunahme neuer Geschäftsmodelle kommen. Das traditionelle Konnektivitätsmodell, an das wir gewöhnt sind, wird schließlich weniger als 10 Prozent aller Anwendungsfälle ausmachen.

Die Vielseitigkeit von LoRaWAN macht den Standard zum Beispiel für intelligente Versorgungsunternehmen sehr attraktiv. Die Vielfalt der verfügbaren Sensoren und Anwendungen ermöglicht es den Unternehmen, ihre Prozesse viel transparenter und weniger fragmentiert zu gestalten und gleichzeitig auf mehr Informationen zuzugreifen.

Da LoRaWAN-Netzwerke problemlos mehrere gleichzeitig laufende Anwendungen aufnehmen können, kommt es zu einer geringeren Fragmentierung. So werden die Daten leichter integriert, was eine schnelle Investitionsrendite ermöglicht.

  1. Wachstum bei Verbraucheranwendungen und Asset-Tracking

Bis zu diesem Zeitpunkt war ein Großteil des anfänglichen Volumens im LoRaWAN-Segment im Smart-Meter-Markt zu finden. Aufgrund der Vorteile dieser stromsparenden Technologie hat sich der Einsatz in intelligenten Gebäuden, in der Industrie, in der Landwirtschaft und in der Öl- und Gasindustrie fortgesetzt. In Zukunft werden wir sehen, dass neue Asset-Tracking-Systeme einen bedeutenden Anteil des Marktes einnehmen werden.

Wir werden auch relevante Anwendungsfälle auf dem Verbrauchermarkt sehen. Mit der weiteren Reifung des IoT wird es eine viel stärkere Konvergenz von Industrie- und Verbraucheranwendungen geben.

Nicht zufällig haben die LoRa Alliance und die Wireless Broadband Alliance Ende 2020 begonnen, die Interoperabilität zwischen LoRaWAN und Wi-Fi zu diskutieren. In ähnlicher Weise gab es engere Verbindungen zwischen der LoRa Alliance und der GS1-Organisation, um die Machbarkeit der Verwendung von EPC-/RFID-Tags in LoRaWAN-Netzwerken zu untersuchen.

„Der Einsatz von LoRaWAN hat sich in den letzten zwölf Monaten stark beschleunigt und positioniert das Jahr 2021 als das Jahr der groß angelegten Anwendungen in verschiedenen Branchen“, sagt Donna Moore, CEO und Präsidentin der LoRa Alliance.

„Ein klarer Trend, der sich herauskristallisiert hat, ist der Bedarf an Multi-RAN-Strategien, um spezifische Anwendungsfälle zu adressieren. Die Kombination von RFID-Netzwerken mit geringer Reichweite und LoRaWAN-Netzwerken mit großer Reichweite stellt eine große Marktchance dar, bei der eine kostengünstige drahtlose Kommunikation erreicht werden kann, die den Anwendernutzen beider Technologien erweitert”, erklärt Moore.

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