LoRa & BLE – eine smarte IoT-Lösung

Wie kann man unterschiedlichste ‚Dinge‘ zuverlässig miteinander verbinden und kommunizieren lassen, Sicherheitsaspekte nicht vernachlässigen, kostenorientiert und energiesparend sein? Eine Antwort darauf gibt es vielleicht schon – Low-Power-Funk. Vor allem dann, wenn verschiedene Low-Power Technologien miteinander kombiniert werden, wie beispielsweise die Funktechnologie LoRa mit der gängigen Bluetooth-Low-Energy-Technologie.

 (Bild: m2m Germany GmbH)

(Bild: m2m Germany GmbH)

Wer von LoRa spricht, meint eigentlich LoRaWAN – das Low-power-wireless-Netzwerkprotokoll, das für die Kommunikation im IoT entwickelt wurde. LoRa offeriert eine verlässliche Kommunikation bei Reichweiten von bis zu 15km – und all das im unlizenzierten Frequenzband von 868MHz. Das LoRaWAN ist ein Protokoll auf Grundlage der Modulationstechnik CSS (Chirp Spread Spectrum) das die enorme Reichweite von LoRa ermöglicht. Ein weiteres Plus für die LoRa-Technologie ist ihre Skalierbarkeit, nahezu unbegrenzt ist die Anzahl der Endgeräte die eingebunden werden können. Jedoch dürfen die Anwendungen nicht nach hohen Datenraten verlangen; handelt es sich jedoch um kurze Statusmeldungen, Steuerbefehle, GPS Standortdaten und aktualisierte Sensordaten ist LoRa ausreichend. Aber alles was über 50kbps geht, ist zu viel. Auch der sehr niedrige Energiebedarf macht LoRa so attraktiv: es punktet mit einer hohen Durchdringung in Gebäuden (und kann sogar unterirdisch eingesetzt werden) und es unterstützt eine bidirektionale Kommunikation. Jedoch gibt es eine zeitliche Begrenzung, denn LoRa ist in seiner Nutzung bzw. Sendedauer eingeschränkt auf die sog. 1% Regel im ISM Band 868MHz. Das bedeutet, dass ein Dauersignal nicht gesendet werden kann, sondern eine nur beschränkte Übertragungszeit pro Stunde nur zur Verfügung steht – das wären ca. 30 Sekunden Übertragungszeit pro Stunde, um ein etwaiges Tastverhältnis von 1% zu erreichen. Doch letztendlich ist es nicht das Dauersignal, dass relevant für IoT Anwendungen ist. ‚Asset Tracking‘ ist eins der großen Themen im IoT, z.B. eine vernetzte Supply Chain, die sicher und zuverlässig funktioniert. Mit LoRa allein wäre eine solche vernetzte Lieferkette nur schwer abbildbar, doch in Kombination mit einer anderen Funktechnologie durchaus denkbar: Die Rede ist von Bluetooth Low Energy.

Werksgelände des Spier Fahrzeugwerks in Steinheim – Das 130.000qm² Betriebsgelände ist ausgerüstet mit einem LoRa Funknetz und den dazu gehörigen Hybrid TAG’s für intelligente Ortung und Nachverfolgung. (Bild: Spier Fahrzeugwerk GmbH)

Bluetooth Low Energy

Bluetooth Low Energy (BLE) ist die Niedrigenergie Variante des Funkstandards Bluetooth und wird auch Bluetooth Smart genannt. Der äußerst niedrige Stromverbrauch und kurze Latenzzeiten machen BLE fit für Industrieanwendungen. Durch Beacons – kleine Sender, die als Signalgeber platziert sind – ist BLE besonders für die Indoor-Ortung populär geworden, eine einfache Parametrierung und die Zugriffsmöglichkeiten durch BLE fähige Endgeräte und Apps sprechen für sich. Der Datendurchsatz bei BLE von 100 KBit/s ist nicht besonders schnell, aber verdoppelt die Kapazität von LoRa. Doch für Sensoren, die nur kleine Datenmengen produzieren, reicht die Geschwindigkeit. Ein weiteres Plus ist die Datensicherheit mit AES-128-Verschlüsselung.

Hybrides Device für das IoT

Typische Einsatzszenarien im IoT sind z.B. das Monitoring von Industrieanlagen, die Übertragung von Sensordaten, das Erfassen von Füllständen, die Überwachung von Transportvorgängen oder Asset Tracking Anwendungen jeglicher Couleur. Meist geht es darum, kleine Datenpakete in anpassbaren Intervallen zu übermitteln – sicher, zuverlässig, energiesparend und kostengünstig. Durch die Kombination von Low-Power-Funktechnologien, wie LoRa und BLE in einem Device, können all diese Punkte positiv abgearbeitet werden. Beide Technologien arbeiten zuverlässig und sicher, verbrauchen wenig Strom und decken unterschiedlichste Reichweiten ab. Warum dann eine Kombination? Wenn es etwa um Standortlokalisation geht – sprich um Geolocation wird in der Regel recht viel Strom verbraucht und eine Lokalisation via GPS in Gebäuden ist nahezu unmöglich. Da kann der Einsatz von BLE Abhilfe schaffen. Die Kombi beider Technologien ermöglicht ein intelligentes umschalten zwischen beiden Technologien – je nach Anwendung. Bei Outdoor Ortung wird auf die Übertragung der GPS Daten via LoRa gesetzt und bei Indoor Lokalisation kommen BLE und Beacons zum Einsatz. Der Wechsel zwischen den Technologien erfolgt automatisch, sobald via Beacon-Signal BLE angesprochen wird. Dadurch wird immer nur die energiesparendste Technologie angewendet. Durch die Integration von diverser Sensorik kann ein Hybrid-TAG an unterschiedlichste Einsatzszenarien angepasst werden. Über Lokalisation hinaus, ist es auch möglich Umweltsensoren wie Licht, Temperatur, Feuchte etc. zu integrieren.

Autorin: Karin Reinke-Denker,
Marketing & PR,
m2m Germany GmbH
www.m2mgermany.de

LoRa & BLE – eine smarte IoT-Lösung
Bild: m2m Germany GmbH


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