Low Power Wide Area IoT
Neue Impulse für satellitengestützte IoT-Netzwerke
Fortsetzung des Artikels von Teil 1
Maschinenwartung, Brandfrüherkennung, Lieferkettenoptimierung
In der Öl- und Gasindustrie erlauben die Daten eine Analyse der Leistung von Geräten auf Bohrinseln, in Pipelines oder auf Strommasten selbst in den rauesten Umgebungen. Hier kann man nicht nur Sensordaten zur Überwachung von Pipelines sondern auch von Steuerventilen gewinnen. Diese Daten eignen sich sogar für die vorausschauende Wartung, bei der man mithilfe von Maschinellem Lernen Muster in den Daten erkennen kann, die auf einen künftigen Ausfall eines Geräts hindeuten. So lassen sich Geräte im Rahmen der geplanten Wartung reparieren oder ersetzen, damit sie nicht zu einem beliebigen Zeitpunkt ausfallen.
Im Wald lassen sich LPWAN-Sensoren zur Erkennung erster Anzeichen von Buschbränden in abgelegenen Gebieten einsetzen. Zur Übertragung der Daten von einem Knoten zum anderen und zurück zu einem Gateway nutzen die Sensoren ein Mesh-Netzwerk. Dieses Gateway stellt die Verbindung zum Satelliten und zurück zu einem Monitor her und bezieht seine Stromversorgung aus einem Solarpanel. Auch hier können Machine-Learning-Algorithmen wahrscheinliche Brandherde identifizieren und Ressourcen zur Bekämpfung von Ausbrüchen anfordern.
Ein satellitengestütztes LPWAN-System ermöglicht über ein weltweites Tracking von Geräten und Containern auch effizientere Lieferketten. Einige LPWAN-Knoten können eine direkte Verbindung zum Satelliten herstellen, ohne ein Gateway einzusetzen, so dass man Sendungen überall auf der Welt in Echtzeit verfolgen kann, sei es auf einem Containerschiff oder einem Lieferfahrzeug in einer abgelegenen Region.
Support durch LR-FHSS
Die neue LR-FHSS (Long Range – Frequency Hopping Spread Spectrum) Modulationstechnik erweitert die Unterstützung für LPWAN-Netze mit direkten Datenverbindungen von den Endknoten zu den Satelliten und nutzt das unlizenzierte ISM-Band (Industrial, Scientific and Medical) oder lizenzierte Frequenzen. LR-FHSS kann Millionen von Endknoten unterstützen und bietet ein neues Maß an Robustheit für IoT-Dienste aller Art. Es zeichnet sich durch eine hohe Störungsresistenz aus, die Paketkollisionen reduziert und die spektrale Effizienz verbessert, wodurch sich die Netzwerkkapazität erhöht. Das Protokoll zerlegt jedes von einem Endknoten gesendete Datenpaket in kleine, jeweils etwa 50 Millisekunden lange Teile und verteilt sie nach dem Zufallsprinzip über eine bestimmte Frequenzbandbreite. Zusätzlich kommen redundante physikalische Header auf verschiedenen Frequenzen zum Einsatz, um die Robustheit der Modulation gegenüber Störungen weiter zu verbessern, so dass Sub-GHz-Signale von den Satelliten empfangen werden können.
Mit einem separaten Satelliten-Datennetz für IoT-Anwendungen lassen sich bestehende Sensornetzwerke schnell und einfach ohne Austausch der bestehenden Netzwerkinfrastruktur erweitern. Im Gateway oder im Netzwerkserver lassen sich die terrestrische LPWAN- und die LR-FHSS-Modulation nebeneinander betreiben, und die verschiedenen Gateways können im selben Netzwerk koexistieren.
Dies ist besonders interessant für Anwendungen wie die intelligente Verbrauchsmessung. LR-FHSS ermöglicht mehr Netzkapazität für Endknoten, die unter schwierigen Funkbedingungen (große Reichweite oder in Innenräumen) eingesetzt werden, insbesondere für intelligente Zähler an schwer zugänglichen Stellen in einem Gebäude. Durch die direkte Verbindung mit einem Satellitennetz entfällt die Notwendigkeit der Einrichtung oder Erweiterung eines Gateway-Netzes. Laut einer Prognose des Marktforschungsunternehmens IHS Markit werden bis 2023 insgesamt mehr als 300 Millionen intelligente Zähler und Versorgungsanwendungen über LPWAN-Technologien vernetzt sein.
Neue Anwendungsfälle für die städtische Infrastruktur
Mehr als 70 LPWAN-Satellitennetzwerke für das Internet der Dinge sind bereits in Betrieb oder befinden sich in der Startphase. Sie bieten eine breite Palette verschiedener Verbindungsmodelle, von Direkt- bis zu Gateway-Verbindungen. Dies eröffnet Nutzern aus dem Unternehmensbereich eine größere Auswahl an Netz-Typen und Analyse-Engines. Zudem erhöht sich dadurch das Volumen, der Wettbewerb nimmt zu und die Kosten sinken.
Günstigere Kosten für Satellitenverbindungen ermöglichen zahllose neue Anwendungsfälle für die Smart City und die städtische Infrastruktur. Mit der Ergänzung durch direkte Satellitenmodulation werden Netze in den verschiedensten Bereichen eine Rolle spielen – vom selbstfahrenden Auto über die persönliche Kommunikation in städtischen Gebieten bis hin zur Anbindung großer abgelegener Gebiete rund um unseren Planeten.
Remi Lorrain, Direktor für LoRaWAN-Netzwerke bei Semtech
- Neue Impulse für satellitengestützte IoT-Netzwerke
- Maschinenwartung, Brandfrüherkennung, Lieferkettenoptimierung
Lesen Sie mehr zum Thema
Das könnte Sie auch interessieren
