Einsatz von NB-IoT und LoRaWAN für eine effiziente Überwachung des Wärmeverbrauchs

Wir, die Bewohner, unseres Planeten, verlangen diesem immer mehr ab und stellen oftmals unser eigenes Wohlergehen gnadenlos über die Zumutbarkeit unserer Erde. Daraus resultiert eine zunehmende Klimaveränderung und Häufung deren dramatischen Folgen, die sich in extremer Dürre, aber auch in Überschwemmungen und Starkböen in Gebieten äußert, die in der Vergangenheit von diesen Ereignissen verschont waren.

Die stetig zunehmende Ausbeutung kann nur durch ein radikales Umdenken und Handeln, hin zum nachhaltigen Leben und Wirtschaften gestoppt werden.

Regierungen in vielen Ländern, Unternehmen und verschiedene Organisationen bemühen sich um dieses unabdingbare Ziel, indem sie die IoT-Technologie und ihre Innovationen nutzen. Diese können neue Wege zu einer erhöhten Nachhaltigkeit und einem sinkenden Ressourcenverbrauch in zahlreichen Anwendungsbereichen ermöglichen.

So bietet die NB-IoT-Technologie mit ihrer hohen Verfügbarkeit, den niedrigen Kosten, ihrem geringen Stromverbrauch und ihrer um 20 dB besseren Erreichbarkeit gegenüber 2G erhebliche Vorteile. Eine typische Anwendung ist das Optimieren von Fahrtrouten. Hier finden Sie eine detaillierte Beschreibung der LPWAN-Technologie, insbesondere NB-IoT (Narrowband Internet der Dinge) und LoRaWAN, der Anwendungsbereiche und Vorteile.

NB-IoT-Technologie

Heutzutage werden viele Technologien für die Datenübertragung eingesetzt, alle haben ihre Stärken und Schwächen. In letzter Zeit wurde viel über die NB-IoT-Technologie gesprochen, die auch als Cat-M2 bezeichnet wird.

NB-IoT ist die am besten geeignete Mobilfunktechnologie für IoT-Anwendungen, die eine besonders starke Abdeckung, Echtzeitkommunikation und einen extrem niedrigen Stromverbrauch erfordern. Beispiele für mögliche Anwendungen sind tracking von Gegenständen, vernetzte Mülltonnen, oder Mäusefallen.

Obwohl diese einige Ähnlichkeiten mit der Cat-M-Technologie aufweist, verwendet NB-IoT die DSSS-Modulation anstelle von LTE-Funkmodulen. Die anfänglichen Kosten von NB-IoT waren etwas höher, jedoch reduziert der Wegfall eines Gateways für die Datenkommunikation zwischen Sensor und Backendsystem die Investition erheblich.

NB-IoT eignet sich besonders für Anwendungen mit nicht dedizierten Vertriebsbereichen. Im Grunde handelt es sich um eine Datenübertragungslösung für schwer zugängliche Bereiche: Der Vorteil einer starken Netzabdeckung macht es zum idealen System für das Eindringen in Gebäude, vor allem in Bereichen mit geringer Netzabdeckung, wie z. B. in Tiefgaragen. Dank der langen Batterielebensdauer sind die Sensoren, die nicht an das Stromnetz angeschlossen sind, mindestens zehn Jahre lang mit einer einzigen Ladung betriebsbereit.

Insbesondere die NB-IoT-Technologie ist in verschiedenen Sektoren anwendbar und könnte eine ideale Lösung für die automatische Ablesung von Zählern und die Erfassung des Verbrauchs von Heizgeräten sein.

Die NB-IoT-Technologie scheint daher die beste Option zu sein, da sie eine große Anzahl von Geräten erreichen kann, aber auch aufgrund der weniger komplexen Infrastruktur, die eine schnellere und einfachere Einführung ermöglicht. Gleichzeitig wurde festgestellt, dass die Signalabdeckung im Vergleich zu anderen Technologien unübertroffen ist, und der geringe Stromverbrauch ermöglicht eine bessere Sensorautonomie.

Was sind die Vorteile der NB-IoT-Technologie?

Was sind also die tatsächlichen Vorteile der NB-IoT-Technologie?

• Ständig verfügbare Abdeckung und Konnektivität: Die weitreichende Verfügbarkeit und internationale Standardisierung macht die NB-IoT-Technologie zum idealen Übertragungsmodus für Anwendungen von tracking von Gegenständen.
• Geringer Stromverbrauch: NB-IoT ist für den Transport von kleinsten Datenmengen konzipiert und führt somit zu wenig Energieverbrauch. Der Energie-Safe-Mode führt zusätzlich zu weiterem Einsparpotential, wodurch insgesamt eine Lebensdauer von mehr als 10 Jahren erreicht werden kann
• Geringe Kosten für die Geräte: Da weniger komplexe Geräte benötigt werden, sind ihre Kosten deutlich geringer.
• Lange Batterielebensdauer: Dank des geringen Stromverbrauchs unterstützt die NB-IoT-Technologie eine lange Batterielebensdauer für verschiedene Geräte.
• Sicherheit: Die NB-IoT-Technologie ist ein lizensierter Mobilfunkstandard und umfasst alle SIM-basierten Verschlüsselungs- und Authentifizierungsfunktionen.

LoRaWAN-Technologie

Die LoRaWAN-Technologie hingegen ist ein stromsparendes WAN-Netzwerkprotokoll, das auf der standardisierten LoRa-Funkmodulationstechnik basiert. In der Praxis verbindet die LoRaWAN-Technologie Geräte drahtlos mit dem Netz und verwaltet die Kommunikation zwischen Endknotengeräten und Gateways. Der Industriesektor und Smart Cities setzen die LoRaWAN-Technologie aufgrund ihrer Kosteneffizienz, des Zwei-Wege-Kommunikationsprotokolls mit großer Reichweite und des geringen Stromverbrauchs zunehmend ein. Tatsächlich haben die Geräte eine Lebensdauer von bis zu zehn Jahren und benötigen nur eine sehr kleine Batterie.

Bei der Verbindung mit einem LoRaWAN-Netzwerk hat ein Endgerät zwei Möglichkeiten: Over-The-Air Aktivierung (OTAA) und Aktivierung durch Personalisierung (ABP). Bei OTAA muss das Gerät einen Netzwerkschlüssel und einen Anwendungs-sessionkey erstellen, um eine Verbindung herzustellen. Bei ABP hingegen wird das Gerät mit den für die Kommunikation mit dem Netz erforderlichen Schlüsseln verschlüsselt, was zu Lasten der Sicherheit geht, aber den Verbindungsvorgang vereinfacht.

Die Vorteile der LoRaWAN-Technologie

Was sind die Vorteile der LoRaWAN-Technologie?

• Große Übertragungsreichweite: Die LoRaWAN-Technologie hat eine Kommunikationsreichweite von bis zu 15 km im ländlichen Raum, innerhalb von Städten von bis zu 3 km.
• Geringer Stromverbrauch: Der Funkstandard wurde konzipiert, um maximal energieeffizient kleinste Datenmengen über eine große Reichweite zu senden.
• Lange Batterielebensdauer: Garantierte Batterielebensdauer von bis zu 10 Jahren.
• Zwei-Wege-Kommunikation: Die Kommunikation von der Applikation zum Sensor, kann zum Beispiel zum Auslösen einer Aktion an diesem sein, oder zum An-/Ausschalten von Zusatzfunktionen

Die Einführung von NB-IoT- und LoRaWAN-Technologien: die Erfahrungen von melita.io

Als eines der ESG- und nachhaltigkeitsbewusstesten Unternehmen spielt melita bei seinen Bemühungen in Europa und den Vereinigten Staaten sicherlich eine führende Rolle, wenn es um die Bereitstellung von Lösungen geht, die für verschiedene Branchen und die Umwelt vorteilhaft sind. Wir möchten insbesondere zwei der symbolträchtigsten Anwendungsfälle bei der Implementierung von NB-IoT- und LoRaWAN-Technologien erwähnen.

Die erste betrifft die Nutzung der NB-IoT-Technologie für Heizkostenverteiler an Heizkörpern. Der Einsatz der NB-IoT-Technologie zur remote Ermittlung und Abrechnung des Heizungsverbrauchs führte zu maximalen Kosteneinsparungen und sorgte gleichzeitig für eine Energieeffizienz im Einklang mit den gesetzlichen Vorschriften. Dank der Anbindung an eine intelligente Plattform war es möglich, Tausende von Zählern aus der Ferne und in Echtzeit auszulesen und den Verbrauch von Tausenden von Heizkörpern auf schnelle, bequeme und höchst effiziente Weise abzurechnen.

In einem anderen Fall, in dem die LoRaWAN-Technologie zum Einsatz kam, hat eine Stadt einen Großteil ihrer Wasserzähler ausgetauscht, um den neuesten Vorschriften zu entsprechen. Die LoRaWAN-Technologie ermöglichte es, zukunftssichere Technik einzusetzen und gleichzeitig wirtschaftlich attraktiv neue Zähler auszubringen. Mit wenigen Gateways wurden mehrere Hundert Sensoren verbunden; das Funksignal kann die Geräte sogar unterirdisch erreichen. Für die Stadt wurde mit Hilfe der LoRaWAN Technologie eine effiziente, kostengünstige und praktische Lösung umgesetzt.

In diesem Szenario wurden die Informationen der angebundenen Sensoren in einer externen Datenbank gespeichert und in einem Webportal angezeigt.

Die NB IoT- und LoRaWAN-Technologien werden in Zukunft in der Lage sein, konkrete, kostengünstige und hocheffiziente Lösungen in verschiedenen Bereichen zu bieten, von der Logistik bis zum Verkehr, von der Industrie bis zu den Smart Cities. Die Nutzung dieser Ressourcen wird unser allgemeines Wohlbefinden und unsere Lebensqualität erheblich verbessern und gleichzeitig der Umwelt zugutekommen.