LPWAN im Einsatz für Smart Building
Mehr Reichweite für die Gebäudevernetzung
Wireless-Konnektivität etabliert sich als Schlüsseltechnik in der schnell wachsenden Smart-Building-Industrie. Millionen von Sensoren sind zur Erfassung von Belegungsdaten, Luftqualität, Temperatur und vielen anderen Parametern vernetzt. Auch Aktoren sind nötig, um den Zutritt zu Arealen zu steuern, Fenster und Lüftungen zu öffnen und zu schließen, Pumpen einzuschalten etc. Deren Anbindung muss nicht nur zuverlässig und kosteneffizient sein. Auch sollte die Vernetzung mit Daten-Management-Systemen einfach vor Ort oder in der Cloud erfolgen.
Sensoren und Aktoren lassen sich auf unterschiedliche Weise miteinander verbinden. Leitungsgebundene Verbindungen sind einfach und energieeffizient, können aber bei der Nachrüstung in bestehenden Gebäuden teuer sein. Viele Systementwickler interessieren sich daher für drahtlose Systeme. WLAN ist eine gängige Wireless-Technik für den Einsatz in Gebäuden. Sie ist jedoch nicht besonders energieeffizient, was die Platzierung von Sensoren und Aktoren auf Orte mit Zugang zum Stromnetz einschränkt. Außerdem hält man Sensornetzwerke in der Gebäudeautomation aufgrund von Sicherheitsbedenken oft von den Wireless-Netzwerken der Unternehmen getrennt.
Viele Unternehmen setzen daher auf Low-Power-Wide-Area-Networking-Techniken (LPWAN), die neben großer Reichweite auch den für Smart-Building-Sensoren wichtigen geringen Stromverbrauch bieten. Mit LPWANs lassen sich Sensoren und Aktoren an verschiedenen Orten platzieren und sogar austauschen, wenn es darum geht, Arbeitsplätze umzukonfigurieren. Dies erfordert jedoch einen Batteriebetrieb mit langer Laufzeit und erhöht die Notwendigkeit einer Low-Power-Konnektivität.
Solche Low-Power-Fähigkeiten lassen sich durch Protokolle erreichen, die speziell für Sensor- und Aktor-Anwendungen und nicht für Multimedia-Daten-Streaming ausgelegt sind. Viele LPWANs arbeiten in Europa in den lizenzfreien 433-MHz- und 868-MHz-Frequenzbändern beziehungsweise 902 bis 928 MHz in Nordamerika sowie in den lizenzfreien Bändern in Asien. Diese gängigen Sub-GHz-Bänder eröffnen Herstellern Skalierungseffekte zur Senkung der Investitionskosten für Wireless-Knoten und Gateways.
Die Nutzung von Sub-GHz-Bändern bietet eine bessere Ausbreitung der Funkwellen durch die Luft, aber auch durch Wände. Das heißt, ein einziges LPWAN-Gateway kann Tausende von Knoten in einem Gebäude oder eine Reichweite von bis zu fünf Kilometern in der Stadt oder 15 Kilometern im weiteren Umkreis abdecken. Das geht auf Kosten von niedrigeren Datenraten, wodurch es sich gut für energieeffiziente Knoten im Einsatz in intelligenten Gebäuden eignet.
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