Smart Cities mit LoRaWAN – für Zukunft vernetzt

Nahezu 78 % der deutschen leben heute in Städten, Tendenz steigend. Dabei bringt das Einwohnerwachstum neue Herausforderungen mit: Unter anderem müssen das gesteigerte Verkehrs- und Müllaufkommen mit der damit einhergehenden Umweltbelastung bewältigt werden.

Laut einer Studie des Verkehrsanalyse-Anbieters INRIX verbringen die Deutschen allein mit der Parkplatzsuche rund 41 Stunden pro Jahr. Der Suchverkehr macht somit rund 30 bis 40 Prozent des gesamten Stadtverkehrs aus. Es ist also höchste Zeit, mit innovativen Umstrukturierungen genau diesem und anderen Problemen entgegenzuwirken. Das Konzept der Smart City ist die richtige Lösung.

Die intelligente Stadt der Zukunft

In der intelligenten Stadt von morgen sorgen neue Technologien und digitale Prozesse dafür, dass die Lebensqualität der Bewohner steigt und hoch bleibt:

• Parkplatzsysteme managen sich selbst,
• Straßenlaternen regulieren ihre Beleuchtung,
• Müllcontainern melden ihren Füllstand
• und die Schadstoffbelastung der Luft wird reduziert.

Das sind nur einige der smarten Szenarien, für die es von Sensoren, Zählern und Aktoren erfasste Daten braucht. Aber welcher Kanal eignet sich, um die Daten zu übertagen? Hier kommt das LoRaWAN ins Spiel: Die Abkürzung steht für Long Range Wide Area Network – einen Industriestandard, der ursprünglich aus der Militär- und Weltraumkommunikation stammt.

Warum LoRaWAN der ideale Funkstandard ist

In einer Smart City muss der Datenempfang im gesamten Stadtbereich und den Außenbezirken über weite Strecken sichergestellt sein – Wände, Keller und dicht an dicht stehende Häuser dürfen dabei nicht stören.

Da die verwendeten Sensoren meist auch batteriebetrieben sind, kommt es bei der gesamtem Kommunikationsstruktur auf einen möglichst geringen Energieverbrauch an. Zudem sollten die Kosten für den Aufbau möglichst niedrig sein, denn Smart City-Applikationen dürfen auch keine Unsummen verschlingen.

Die Funktechnologie LoRaWAN erfüllt genau diese Punkte – und ist damit besonders gut für IoT-Anwendungen geeignet.

Vorteile von LoRaWAN im Überblick

Große Reichweite: Mit einer Reichweite von bis zu 10 Kilometern ist die Funktechnologie extra auf die Langstrecken-Kommunikation zugeschnitten.

Hohe Störungsresistenz: Da die Infrastruktur eine hohe Störungsresistenz bietet, sind dicke Betonbarrieren kein Übertragungshindernis.

Geringer Energiebedarf: LoRaWAN verbraucht sehr wenig Energie, sodass von zwei bis sieben Jahren Batterie-Lebensdauer ausgegangen werden kann.

Kostengünstiger Aufbau: Zur Datenübertragung kann auf das in Europa kostenfrei verfügbare 868-Megaherz-Frequenzband zurückgegriffen werden.

Maximale Sicherheit: Die 128-Bit AES-Verschlüsselung der Datenübertragung garantiert maximalen Schutz und Sicherheit.

Warum nicht 5G und WLAN nutzen?

Warum aber nutzt man nicht bereits vorhandene WLANs oder Mobilfunknetze für Smart City-Applikationen? Ganz einfach, weil sich mit beiden Funktechnologien nur suboptimal Daten austauschen lassen:

• WLAN überträgt Informationen nur über geringe Distanzen und dringt nur schwer durch dicke Wände. Außerdem benötigt WLAN viel Strom, sodass es nicht den Anforderungen einer Smart City gerecht wird.
• Im Mobilfunknetz können Daten zwar problemlos über lange Strecken hinweg empfangen werden. Der Nachteil liegt jedoch in den hohen Kosten, die durch den großen Energieverbrauch zustande kommen.

So empfiehlt sich LTE oder 5G bei der Übertragung größerer Datenkapazitäten, was im Falle der Smart City gar nicht nötig ist. Hier reicht die LoRaWAN Bandbreite von 50kbps völlig aus, denn die kleineren Datenpakete müssen nicht zwingend in Echtzeit, sondern nur nach Bedarf gesendet werden.

Smarte Anwendungen für mehr Lebensqualität

Sämtliche Smart-City-Anwendungen zielen in erster Linie darauf ab, die Lebensqualität der Bürger zu erhöhen. Die am meisten verbreiteten Anwendungsfälle sind daher die Müllentsorgung, das Parkmanagement sowie die Verbesserung der Luftqualität.

Smart Parking: Vor allem in dicht besiedelten Gebieten verschwenden wir unzählige Stunden mit der Suche nach einem Parkplatz. Um Abgase und Nerven zu sparen, können intelligente Parksysteme freie Plätze identifizieren. Während Sensoren diese Infos an eine IoT-Plattform senden, suchen die Fahrer freie Plätze via App und lösen minutengenaue Parktickets ein.

Smart Waste: Wenn Sensoren dabei helfen, die aktuellen Füllstände von Mülltonnen an eine IoT-Plattform zu senden, gehören überquellende Container der Vergangenheit an. Das Stadtbild bleibt gepflegt und Müllentsorgungsbetriebe brauchen den Abfall nur dort einzusammeln, wo es nötig ist, was ungewollte Strecken, Zeit und Kosten einspart.

Smart Air Quality: In puncto Luftqualität und Feinstaubbelastung liegen die Werte deutscher Großstädte zum Teil über den von der WHO als akzeptabel eingestuften Empfehlungen. Und wenn die gemessene Schadstoffbelastung Grenzwerte überschreitet, lässt sich der Verkehr mittels intelligenter Systeme umleiten, sodass Staus und daraus resultierende Luftbelastungen reduziert werden.

Die Digitalschmiede – Smart City Showcases zum Anfassen

Die Digitalschmiede ist die digitale Projektwerkstatt der VINCI Energies, zu der auch Axians gehört. Hier entwickeln Expertenteams mit ausgesuchten Partnern Lösungen auf Basis zukunftsweisender Technologien. Und hier möchten wir ganz gezielt die zukünftigen Anwender erreichen: In der Smart City- und Smart Industry-World sind auch LoRaWAN Showcases zum Greifen nah.

Sprich: Sie können die verwendete Netz- und Sensortechnologie mitsamt Gateways aus der Nähe begutachten und verschiedene IoT-Applikationen live in Aktion erleben – z. B. einen Mülleimer befüllen und den Stand senden lassen, Parkplatzsensoren bei ihrer Arbeit begutachten oder auch eine automatisierte CO2-Messung erleben, die auch ganz akute Anwendungen zum Infektionsschutz möglich macht.

So wird plastisch gezeigt, was jetzt schon möglich ist. Und eine Idee gegeben, was in Zukunft möglich wird. Wenn Sie als Unternehmen oder Start-Up spannende Projektideen haben oder diese einfach nur live erleben wollen, besuchen Sie unsere Digitalschmiede. Und wenn Sie noch Fragen zum Thema Smart City oder LoRaWAN haben, zögern Sie nicht, mich zu kontaktierten.