Warum LoRaWAN die beste Wahl für IoT-Tracking mit großer Reichweite und geringem Stromverbrauch ist

12. Oktober 2024
IoT-Fallstudien

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IoT-Fallstudien

Einführung

Das Aufkommen des Internets der Dinge (IoT) hat die Anlagenverfolgung revolutioniert und innovative Lösungen hervorgebracht. Lösungen um Ressourcen effektiv zu überwachen und zu verwalten. Unter den verschiedenen verfügbaren Verbindungstechnologien, LoRaWAN Weitverkehrsnetze (Long Range Wide Area Networks, LWANs) erweisen sich als optimale Wahl für Fabriken, Häfen, Universitätsgelände, Parkplätze, Krankenhäuser und sogar landesweite Überwachungsprojekte. Diese Arbeit untersucht die Vorteile von LWANs. LoRaWAN, insbesondere im Kontext von Parkplätzen, Fabriken, Lagerhallen oder der Verfolgung von Nutztieren, und zeigt, warum es die beste Verbindungstechnologie für solche Vorhaben ist.

Vorteile von LoRaWAN

LoRaWAN, große Reichweite

LoRaWAN-Technologie ist bekannt für seine weitreichende Abdeckung über mehrere Kilometer. Dies ist besonders vorteilhaft für Parkplätze, wo Fahrzeuge über große Flächen verteilt sein können, einschließlich Gebäuden, Freiflächen und abgelegenen Orten. Die Fähigkeit, große Entfernungen abzudecken, gewährleistet eine effektive Kommunikation der Ortungsgeräte mit den Fahrzeugen. Gateways, unabhängig von ihrem Standort.

Kommunikationsreichweite des Lansitec Badge Tracker:
· 5 km @SF9 mit einigen Gebäuden und Wäldern zwischen dem Tor und dem Tracker.
· 19 km @SF9. Das Gateway befindet sich auf einem 30 m hohen Gebäude an der Küste und der Tracker auf einem Schiff

Solar-Bluetooth-Gateway:
· 3 km @SF9 mit einigen Gebäuden und Wäldern zwischen dem Tor und dem Tracker.

Der Abstand kann durch Erhöhen des SF auf 10, 11 oder 12 vergrößert werden.
Um mehr zu erfahren LoRaWAN Berichterstattung siehe “Welche Faktoren beeinflussen die LoRaWAN-Reichweite im IoT??"”

Die Funktion zur Abdeckung großer Entfernungen macht LoRaWAN Ideal für folgende Tracking-Projekte:
· Fahrzeug- und Schlüsselortung auf Händlerparkplätzen
· Verfolgung von Offshore-Fischern und -Arbeitern

LoRaWAN, geringer Stromverbrauch

Einer der wesentlichen Vorteile von LoRaWAN ist sein geringer Stromverbrauch. Geräte, die LoRaWAN Das System kann mit einer einzigen Akkuladung oder einer kleinen, nicht wiederaufladbaren Batterie über längere Zeiträume betrieben werden. Dies ist entscheidend für Ortungsanwendungen, bei denen häufige Batteriewechsel unpraktisch wären. Diese Eigenschaft reduziert die Wartungskosten und gewährleistet die unterbrechungsfreie Überwachung von Personal, Fahrzeugen und Anlagen.

Der im Vergleich zum Mobilfunknetz niedrige Sende- und Empfangsstrom reduziert zudem den Bedarf an Batterieleistung, so dass uns mehr Batterieoptionen zur Verfügung stehen.

MCU: nRF52832
LoRa-HF: SX1262
SF9
Datengröße: 9 Bytes
Bestätigte Nachricht
Durchschnittlicher TX-Strom des Systems: 110,78 mA
Durchschnittlicher RX-Strom des Systems: 4,97 mA
Gesamtstromverbrauch: 16,01 mC, 0,00445 mAh

LoRaWAN, Kosteneffizienz

LoRaWAN ist eine kostengünstige Lösung für die Anlagenverfolgung. Die Technologie benötigt keine teure Infrastruktur und ist daher auch für Projekte mit begrenztem Budget geeignet. Sie nutzt das ISM-Band, das weltweit kostenlos nutzbar ist, sodass jeder sein eigenes LPWAN aufbauen kann.

LoRaWAN hat niedrige Betriebskosten, wie z. B. minimalen Batteriewechsel, verschiedene LoRaWAN Gateways und Netzwerkserver (NS) zu unterschiedlichen Kosten sowie niedrige Datenübertragungsgebühren, was die Kosteneffizienz weiter steigert. Einige LoRaWAN Gateways verfügt über einen integrierten Netzwerkserver, was ideal für kleinere Projekte ist.

Darüber hinaus können wir zusätzliche Optionen für verschiedene Lieferanten finden, darunter Gerätehersteller, NS- und APP-Anbieter in der LoRa Alliance, um unsere Lösung zu optimieren.

LoRaWAN-Netzwerkoptionen

Einer der wesentlichen Vorteile von LoRaWAN Das ist die Möglichkeit, dass jeder seine eigene lokale oder Cloud-basierte Lösung erstellen kann. LoRaWAN Netzwerk für verschiedene Projekte. Neben einem privaten Netzwerk können Nutzer auf bestehende landesweite Netzwerke in Ländern wie Frankreich, Belgien und den Niederlanden zugreifen. Diese etablierten Netzwerke bieten eine umfassende Abdeckung und Infrastruktur für LoRaWAN-fähige Geräte.

Für diejenigen, die einen dezentraleren Ansatz suchen, bietet Helium eine interessante Alternative. Das Netzwerk von Helium ist auf globaler Ebene tätig und basiert auf einem verteilten Netzwerk von Hotspots, die von einzelnen Benutzern verwaltet werden. Dieses dezentrale Modell ermöglicht eine breitere Abdeckung und mehr Flexibilität und ist damit eine attraktive Wahl für IoT-Anwendungen (Internet of Things) weltweit.

Satellitenbasiert LoRaWAN Die Kommunikation bietet eine weitere Möglichkeit, Nutztiere, Fahrzeuge und Container zu verfolgen. Sie umfasst einige einzigartige Funktionen:

LoRaWAN Globale Abdeckung: Satellitenverbindungen gewährleisten, dass LoRaWAN Die Geräte können von praktisch überall auf der Erde kommunizieren, selbst in abgelegenen oder ländlichen Gebieten mit begrenzter terrestrischer Netzwerkinfrastruktur.

LoRaWAN Skalierbarkeit: LoRaWAN Satellitennetzwerke können eine große Anzahl von Geräten aufnehmen und eignen sich daher für groß angelegte IoT-Implementierungen.

LoRaWAN Kostengünstig: LoRaWAN Satellit Lösungen bieten oft eine kostengünstigere Alternative zu herkömmlichen Satellitenkommunikationstechnologien.

LoRaWAN Zuverlässigkeit: Satellitenkommunikation bietet selbst in anspruchsvollen Umgebungen ein hohes Maß an Zuverlässigkeit und Ausfallsicherheit.

Nutzer können zusätzlich zur Peer-to-Peer-Kommunikation auch die Kommunikation zwischen Nutzern nutzen. LoRaWAN) in Fällen, in denen nur wenige Geräte und ein vereinfachtes Netzwerk benötigt werden, wie beispielsweise ein Warn- und Ortungssystem für Fischer.
Also, LoRaWAN Das Netzwerk ist flexibel und kann so klein wie ein Schiff sein, um Seeleute und Fischer zu verfolgen, oder landesweit, um … Behälter, Paletten, und Mietvermögen.

LoRaWAN-Netzwerkkapazität

Der LoRaWAN-Netzwerkkapazität Dies stellt in den meisten Überwachungssystemen kein Problem dar, da die Meldefrequenz gering ist (Minuten bis Stunden) oder ereignisgesteuert ist. In einem Tracking-Projekt hingegen möchten Anwender Anlagen oder Personal alle paar Sekunden bis Minuten überwachen.

Beispiel 1:

GNSS-Tracker: 750 Stück
Berichtsintervall: 5 Minuten
Datengröße: 9 Bytes
SF7, LoRaWAN Die Gateway-Kapazitätsrate beträgt 3,61 TP3T.
SF8, LoRaWAN Die Gateway-Kapazitätsrate beträgt 7%.
SF9, LoRaWAN Die Gateway-Kapazitätsrate beträgt 14%.

Um die Netzwerkkapazität zu maximieren und Paketverluste zu minimieren, ist es besser, die Kapazitätsrate unter 15% zu halten.

Beispiel 2:

GNSS-Tracker: 50 Stück
Berichtsintervall: 15 s
Datengröße: 9 Bytes
SF7, LoRaWAN Die Gateway-Kapazitätsrate beträgt 5%.
SF8, LoRaWAN Die Gateway-Kapazitätsrate beträgt 10%.
SF9, LoRaWAN Die Gateway-Kapazitätsrate beträgt 20%.

Für eine detaillierte Bewertung der Netzwerkkapazität verweisen wir auf unsere “8-Kanal-Analyse“. LoRaWAN-Netzwerkkapazität Evaluierung”, PN: 511-00054.

Wie wir aus Beispiel 1 und 2 erkennen können, ist die Kapazität eines LoRaWAN Die Netzwerkkapazität hängt von der Gateway-Dichte ab. Spreizfaktor (SF), Datengröße und Bandbreite bestimmen die Kapazität eines Netzwerks mit einem Gateway. Die Netzwerkkapazität lässt sich durch Hinzufügen weiterer Kommunikationskanäle erweitern: von 8 auf 16 Uplink-Kanäle in EU868 oder von 8 auf 16 oder mehr (bis zu 64) in US915, AU915 und CN470. Die Kapazität kann auch durch das Hinzufügen weiterer Gateways erhöht werden. LoRaWAN Gateways.

Für Bluetooth-Gateways Und Sensoren Bei statischen Daten ist die Verwendung eines adaptiven Datenratenmechanismus (ADR) unerlässlich. Das Hauptziel von ADR ist die Schonung der Batterieleistung. LoRaWAN Endknoten. Wenn die Endknoten in der Nähe eines Gateways mit dem niedrigsten Spreizfaktor senden, wird ihre Sendezeit minimiert und ihre Akkulaufzeit verlängert. Weiter entfernte Endknoten Sensoren Die Übertragung erfolgt mit einem höheren Spreizfaktor. Dabei wird ein Kompromiss zwischen Akkuleistung und Reichweite eingegangen, da ein höherer Spreizfaktor es einem Gateway ermöglicht, Verbindungen zu weiter entfernten Geräten herzustellen.

Bei einem mobilen Tracker ist es jedoch besser, eine feste Datenrate zu verwenden, um Strom zu sparen, während er sich in unterschiedlichen Entfernungen zum Ziel bewegt. LoRaWAN Gateway. Die feste Datenrate gewährleistet zudem eine stabile Kommunikation für ein Mobilgerät, d.h., Tracker.

LoRaWAN-Roaming und Mobilität

In LoRaWAN, Die Endknoten sind nicht mit einem bestimmten Gateway verbunden. Stattdessen werden die von einem Knoten gesendeten Daten typischerweise von mehreren Gateways empfangen. Gateways Die Nachrichten werden an den zentralen Netzwerkserver weitergeleitet, wo sie verifiziert und sicher an die App übermittelt werden. Die Netzwerkserver, die das Netzwerk verwalten, filtern redundante Pakete, führen Sicherheitsprüfungen durch, planen Bestätigungen über das optimale Gateway, passen die Datenraten an und vieles mehr. Bei mobilen oder sich bewegenden Knoten entfällt die Notwendigkeit, die Steuerung zwischen verschiedenen Gateways zu übertragen – ein Schlüsselfaktor für die Asset-Tracking-Anwendung.

LoRaWAN Hohe Sicherheit

Sicherheit ist bei jedem Tracking-Projekt von größter Bedeutung, insbesondere beim Umgang mit sensiblen Daten. LoRaWAN verwendet robuste Verschlüsselungsstandards, z. B. AES-128, um sicherzustellen, dass die zwischen Geräten übertragenen Daten sicher sind. Gateways ist sicher und vor unbefugtem Zugriff geschützt. Dieses hohe Sicherheitsniveau ist unerlässlich, um die Integrität und Vertraulichkeit der Tracking-Informationen zu gewährleisten.

LoRaWAN-Nutzlastgröße, Datenrate und Latenz

LoRaWAN Es bietet ein vielseitiges Datenübertragungsprofil mit einer maximalen Anwendungsnutzlast von 11–242 Byte (abhängig vom Frequenzband und Spreizfaktor), Datenraten von 255 bps bis 50 kbps und einer Latenz, die typischerweise in Sekunden gemessen wird (abhängig von der Einstellung RECEIVE_DELAY). Obwohl diese Parameter NB-IoT, CAT-M oder Cat-1 nicht in allen Aspekten übertreffen, eignen sie sich gut für viele Tracking-Anwendungen.

LoRaWAN-Fallstudien und praktische Implementierungen

Autos und Schlüssel auf dem Parkplatz des Händlers

Lansitec B-Mobile®-Lösung kombiniert Bluetooth-Beacons, und Bluetooth-Gateway mit LoRaWAN Um eine nahtlose Fahrzeug- und Schlüsselverfolgung zu ermöglichen. So funktioniert es:

Bluetooth-Beacons: Diese kleinen Geräte können an Schlüsseln befestigt oder am Rückspiegel aufgehängt werden. Sie machen ständig auf ihre Anwesenheit aufmerksam.

Bluetooth-GatewaysStrategisch platziert Bluetooth-Gateways diese erkennen Leuchtfeuer wenn sie in Reichweite kommen. Diese Gateways dann die Beacon-Daten (Hauptsignal, Nebensignal, Batteriestatus und RSSI) übertragen über LoRaWAN Netzwerke.

LoRaWANBietet eine große Reichweite und geringen Stromverbrauch bei der Ortung. Mit einer Reichweite von bis zu 5 km in städtischen Gebieten und über 20 km in ländlichen Umgebungen, LoRaWAN Gateways Sie deckt große Gebiete ab. Die Chirp-Spread-Spectrum-Modulation gewährleistet Störfestigkeit.

Vorteile

Verbessertes Kundenerlebnis: Echtzeit-Tracking verbessert den Kundenservice bei Audits und Interaktionen.

Bluetooth Beacon Lange Akkulaufzeit: Bluetooth-Beacons kann über 5 Jahre halten und gewährleistet so eine kontinuierliche Nachverfolgung.

Solar-Bluetooth-Gateway: Der Bluetooth-Empfang Das Bluetooth-Gateway kann kontinuierlich Signale aus der Umgebung empfangen. Leuchtfeuer und melden Sie sich bei einem LoRaWAN sofort. Dank des geringen Stromverbrauchs ist das Bluetooth-Gateway wartungsfrei.

Containerverfolgung

Benutzer können bereitstellen LoRaWAN Gateways auf Häfen zwischen Inseln, Fabriken und Lagerhäusern, um eine nahtlose Anbindung zu gewährleisten.

Containerverfolgung: Die Lansitec LoRaWAN Container-Tracker bietet Echtzeittransparenz während des Transports zwischen Inseln. Sie wissen immer, wo sich Ihre Container befinden, ob auf Schiffen, LKWs oder in Lagerplätzen.
Befestigen Sie diese Tracker auf Paletten, Maschinen oder anderen Gütern in Fabriken und Lagern. Bewegungen überwachen, Arbeitsabläufe optimieren und Verlust oder Diebstahl verhindern.

Überwachung der Maschinennutzung: Behalten Sie die Nutzungsmuster Ihrer Geräte im Auge. Identifizieren Sie im Leerlauf befindliche Maschinen oder erkennen Sie Anomalien im Betrieb.

Vermögensverwaltung: Ob Werkzeuge, Ersatzteile oder wertvolle Lagerbestände – dieser Tracker optimiert die Anlagenverwaltung mit Bluetooth und überträgt die Informationen über LoRaWAN.

Mitarbeiterverfolgung

Mit dem Ausweis-Tracker und Helmsensor von Lansitec können Arbeiter auf Baustellen, Ölplattformen oder in Windkraftanlagen auf dem Meer verfolgt werden.

Abzeichen-Tracker

Der Lansitec Badge Tracker basiert auf GNSS., Bluetooth 5.0 und LoRa-Technologie. Es unterstützt die Ortung im Innen- und Außenbereich. Der Ausweis wird hauptsächlich für die Personal- und Anlagenverwaltung eingesetzt.
Der eingebaute 3-Achsen-Beschleuniger kann zur Ermittlung des Bewegungsstatus des Terminals verwendet werden. Dadurch kann er Batterie sparen und das Benutzererlebnis verbessern.

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Helmsensor

Der Lansitec-Helmsensor basiert auf GNSS, Bluetooth 5.0 und LoRaWAN-Technologie. Es unterstützt Tracking im Innen- und Außenbereich.
Es unterstützt verschiedene Funktionen, die zur einfachen Verwaltung in industriellen Umgebungen beitragen. Sein integrierter 3-Achsen-Beschleuniger kann zur Bestimmung des Bewegungsstatus des Terminals verwendet werden. Daher kann es helfen, Batterie zu sparen und das Benutzererlebnis zu verbessern.

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UWB-Hochpräzisions-Tracking

LoRaWAN Kann zur Datensynchronisation und -übertragung in einem hochpräzisen UWB-Ortungssystem verwendet werden. Anker, die in einem Abstand von 20–30 m zueinander angebracht werden, können dank des geringen Stromverbrauchs über 5 Jahre lang mit Batterien betrieben werden. LoRaWAN. Tracker mit LoRaWAN und UWB leitet die Entfernungsinformationen an ein LoRaWAN Gateway für den Server zur Positionsberechnung.
In dieser LoRaWAN-basierten UWB-Tracking-Lösung werden sowohl Anker als auch Tracker sind batteriebetrieben, was den Wartungsaufwand bei der Installation erheblich reduziert.

Zögern Sie nicht, uns zu kontaktieren, um weitere Informationen zur LoRaWAN-basierten UWB-Tracking-Lösung zu erhalten.

Abschluss

LoRaWAN erweist sich aufgrund seiner großen Reichweite, des geringen Stromverbrauchs, der Kosteneffizienz und der hohen Sicherheit als die beste Verbindungstechnologie für ein regionales Ortungsprojekt. Durch die Nutzung von LoRaWAN, Parkplätze, Seehäfen, Krankenhäuser und Baustellen können ihre Anlagen effektiv überwachen und verwalten und so für mehr Sicherheit und betriebliche Effizienz sorgen.