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Wenn Sie mit vernetzten Geräten arbeiten, Vielleicht haben Sie schon einmal von LoRaWAN-Anwendungsfällen gehört. Es ist ein Netzwerkprotokoll mit großer Reichweite. Es ermöglicht die Vernetzung von Dingen mit dem Internet auch über größere Entfernungen bei geringem Energieverbrauch. Damit ist eines der großen Probleme gelöst, mit denen Anwendungen im IoT bisher konfrontiert waren. Mit einer Batterielebensdauer von bis zu mehreren Jahren und geringen Wartungskosten für das Sensornetzwerk, LoRaWAN kann für eine Vielzahl neuer Anwendungen genutzt werden.
Dieser Beitrag gibt Ihnen einen kurzen Überblick darüber, was die LoRaWAN-Lösungen leisten können. In diesem Artikel, Wir schauen uns seine Architektur an, Hauptmerkmale der Kerntechnologie, und die neuesten LoRaWAN-Anwendungsfälle, in denen es verwendet wird.
Was ist LoRaWAN-Technologie??
Das Tolle daran LoRaWAN-Technologie ist, dass es auf einem offenen Standard basiert. Es verwendet ein nicht lizenziertes Spektrum als Teil des ISM-Frequenzbandes (“Industriell, Wissenschaftlich, und Medizin”, Deutsche: Industrie, Wissenschaft und Medizin). In Europa, Das LoRaWAN verwendet das 868 MHz Frequenzbereich, während in den USA die 915 Das MHz-Frequenzband wird freigegeben. Durch Verwendung des nicht lizenzierten Spektrums, Es ist sehr einfach, ein eigenes Netzwerk einzurichten und zu verwenden. Viele Telekommunikationsbetreiber profitieren bereits von LoRaWAN Use Cases oder bieten die Technologie als Teil ihres Serviceangebots in zahlreichen Ländern weltweit an. Comcast, KPN, Orange, SK Telecom und viele andere Anbieter implementieren aktiv groß angelegte Markteinführungen in ihren Märkten. Dies macht LoRaWAN als Technologie noch interessanter, da es mit den Netzen verschiedener Betreiber kompatibel ist – Groß und klein.
Der LoRaWAN-Standard wird von der LoRa Alliance überwacht, was wiederum besteht aus über 500 Mitglieder, die das Protokoll unterstützen und viele ihrer Komponenten ausrichten, Produkte, und Dienstleistungen mit LoRaWAN. Dazu gehören Unternehmen wie MOKO SMART, ARM, Cisco, Mikrochip, und ST.
Die LoRaWAN-Architektur besteht im Wesentlichen aus vier Elementen:
1. Endknoten
Endknoten sind physische Hardwaregeräte, die mit Sensorfunktionen ausgestattet sind, eine bestimmte Menge an Rechenleistung und ein Funkmodul zum Übersetzen der Daten in ein Funksignal. Diese Endgeräte können Daten an das Gateway senden und auch empfangen. Auch mit einer kleinen Batterie, Sie können mehrere Jahre dauern, wenn sie in den Tiefschlafmodus versetzt werden, um den Energieverbrauch zu optimieren.
Wenn ein Gerät eine Nachricht an das Gateway sendet, Dies ist als bekannt “Uplink”. Die Antwort, die das Terminal vom Gateway erhält, wird aufgerufen “Downlink”. Auf dieser Grundlage, Es wird zwischen drei Arten von Endgeräten unterschieden:
- Klasse a: Geräte der Klasse A haben im Vergleich zu den beiden anderen Klassen den niedrigsten Energieverbrauch. jedoch, Diese können nur dann einen Downlink empfangen, wenn sie einen Uplink gesendet haben. Geräte der Klasse A eignen sich zur zeitlichen Übertragung von Daten (z.B. jeder 15 Protokoll) oder für Geräte, die Daten basierend auf Ereignissen senden (z.B. wenn die Temperatur über steigt 21 Grad oder fällt darunter 19 Grad).
- Klasse b: Endknoten der Klasse B ermöglichen mehr Nachrichtensteckplätze für Downlinks als Klasse A.. Dies reduziert die Nachrichtenlatenz, ist aber auch weniger energieeffizient.
- Klasse C: Schließlich, Klasse C hat ein laufendes Empfangsfenster, das nur geschlossen wird, wenn das Gerät eine Uplink-Nachricht sendet. Deshalb, Dies ist die am wenigsten energieeffiziente Variante, Für den Betrieb ist häufig eine Konstantstromquelle erforderlich.
2. Gateways
Gateways werden auch als Modems oder Access Points bezeichnet. Ein Gateway ist auch ein Hardwaregerät, das alle LoRaWAN-Nachrichten von Endgeräten empfängt. Diese Nachrichten werden dann in ein Array von Bits umgewandelt, die über herkömmliche IP-Netzwerke übertragen werden können. Das Gateway ist mit dem Netzwerkserver verbunden, der alle Nachrichten überträgt.
Gateways sind transparent und haben eine begrenzte Rechenleistung. Komplexere Aufgaben werden auf dem Netzwerkserver ausgeführt.
3. Netzwerkserver
Alle Nachrichten von den Gateways werden an den Netzwerkserver weitergeleitet. Hier finden die komplizierteren Datenverarbeitungsprozesse statt. Der Netzwerkserver ist verantwortlich für:
- Weiterleiten / Weiterleiten von Nachrichten an die richtige Anwendung;
- Die Auswahl des besten Gateways für Downlink-Nachrichten. Diese Entscheidung wird normalerweise auf der Grundlage eines Verbindungsqualitätsindikators getroffen, was wiederum über den RSSI berechnet wird (Anzeige der empfangenen Signalstärke) und das SNR (Signal-Rausch-Verhältnis) von Paketen, die zuvor empfangen wurden;
- Entfernen doppelter Nachrichten, wenn diese von mehreren Gateways empfangen werden;
- Entschlüsseln von Nachrichten, die von Endknoten gesendet wurden, und Verschlüsseln von Nachrichten, die an die Knoten zurückgesendet wurden;
- Gateways stellen normalerweise über ein verschlüsseltes Internetprotokoll eine Verbindung zum Netzwerkserver her (IP) Verknüpfung. Das Netzwerk umfasst normalerweise die Inbetriebnahme des Gateways und eine Überwachungsschnittstelle, über die der Netzwerkanbieter Gateways verwalten kann, Fehler beheben, Alarme überwachen, etc. …
4. Anwendungsserver
Auf dem Anwendungsserver befindet sich die IoT-Anwendung – Dies ist besonders nützlich für Daten, die mit Endgeräten erfasst werden. In den meisten Fällen, Anwendungsserver werden über eine private oder öffentliche Cloud ausgeführt, Dieser ist mit dem LoRaWAN-Netzwerkserver verbunden und übernimmt die anwendungsspezifische Verarbeitung. Die Schnittstelle zum Anwendungsserver wird vom Netzwerkserver gesteuert.
Was unterscheidet LoRa von LoRaWAN?
Beginnen wir mit der Definition von LoRa – was ist es genau und wie unterscheidet es sich von LoRaWAN?? LoRa ist eine drahtlose Technologie, die gängigeren Technologien wie Wi-Fi ähnelt, Bluetooth, LTE, oder Zigbee. Eine Technologie deckt oft nicht alle Anforderungen ab, Dies bedeutet, dass Benutzer Kompromisse eingehen müssen. LoRa erfüllt die Nachfrage nach Low-Cost, batteriebetriebene Geräte, die Daten über große Entfernungen übertragen können. jedoch, LoRa ist nicht die richtige Lösung für die Übertragung von Daten über große Bandbreiten.
LoRa ist eine Technologie, die Daten, die übertragen werden sollen, in elektromagnetische Wellen umwandelt. Diese Technik wird auch als gechirptes Spreizspektrum bezeichnet, Es wird seit Jahrzehnten in der Militär- und Weltraumkommunikation eingesetzt. Dies liegt an der großen Kommunikationsreichweite und der geringen Störanfälligkeit.
LoRaWAN, andererseits, ist das MAC-Protokoll für das Netzwerk leistungsstarker LoRa-Knoten auf Basis von IoT, die große Entfernungen abdecken und einen geringen Energiebedarf haben. Es nutzt die oben beschriebenen Vorteile von LoRa und optimiert die Akkulaufzeit und Servicequalität für die LoRa-Knoten. Das Protokoll ist vollständig bidirektional, Dies gewährleistet eine zuverlässige Nachrichtenübertragung (Bestätigung). Die End-to-End-Verschlüsselung wird aus Sicherheits- und Datenschutzgründen bereitgestellt, drahtlose Registrierung von Endnoten und Multicast-Funktionen. Der Standard gewährleistet auch die Kompatibilität mit LoRaWAN-Netzwerken auf der ganzen Welt.
Beliebt 16 LoRaWAN-Anwendungsfälle auf dem Markt
In diesem Abschnitt, wir stellen vor 16 einer der beliebtesten LoRaWAN-Anwendungsfälle auf dem Markt. Lassen Sie uns sie aufschlüsseln:
1. Nachverfolgung von Gütern
Viele Branchen müssen den Standort und den Zustand wertvoller Ausrüstung verfolgen, um die Planung und den Betrieb zu verbessern. LoRaWAN-Tracker und verschiedene Sensoren messen den Standort von Vermögenswerten, Belastung, Temperatur und Luftfeuchtigkeit, Vibrations- und andere Daten und kombinieren Sie Echtzeit- und Verlaufsdaten, um Wartungsempfehlungen zu geben, bevor Probleme auftreten. Mit Zugriff auf Asset-Performance-Daten, Sie können Ihren Produktionsplan optimieren und gleichzeitig benachrichtigt werden, wenn ein Vermögenswert gestohlen wird oder seinen vorgesehenen Umfang überschreitet.
2. Überwachung der Kühlkette
LoRaWAN ist ideal für Kühlkettenanwendungen in der Frischebranche und im Gesundheitswesen. Verwendung der LoRaWAN-Kühlkettenlösung, Sie können den Temperatur- und Feuchtigkeitsstatus eines Produkts verfolgen und die Daten an das System melden, wenn es abnormal ist, verhindern, dass das Produkt Funktionen verliert oder sogar kaputt geht.
3. Überwachung der Bodentemperatur und -feuchtigkeit
Für Landwirtschaft und Landschaftsbau, Die richtige Bewässerung ist der Schlüssel zur Verbesserung der Ernte. Böden in verschiedenen Regionen benötigen unterschiedlich viel Wasser, und der LoRaWAN-Temperatur- und Feuchtigkeitsdetektor kann verwendet werden, um fundiertere Entscheidungen auf der Grundlage der gemessenen Bodentemperatur und -feuchtigkeit zu treffen, Steigerung der Produktion und Reduzierung der Wasserverschwendung.
4. Logistik und Transport
Die LoRaWAN-Technologie ermöglicht es Lieferketten- und Logistikorganisationen, Vermögenswerte, die über große Entfernungen transportiert werden müssen, in Echtzeit zu verfolgen. Fahrzeuge und Fracht können aufgrund der großen Reichweite und des geringen Stromverbrauchs der Technologie problemlos in Echtzeit über große geografische Gebiete und raue Umgebungen hinweg überwacht werden, sowie GPS-freie Geolokalisierung. Ein mit dem LoRaWAN-Netzwerk verbundenes Flottenverfolgungssystem kann Flotten länger im Einsatz halten, wodurch die Kosten gesenkt werden, Verbesserung der Sicherheit, Bereitstellung von Einblick in Wartungsprobleme, und die Verbesserung der betrieblichen Effizienz auf ganzer Linie.
5. Leckerkennung
Wenn die Ressourcen der Erde, wie Wasser, Gas, oder Chemikalien, sind Mangelware, Der Schlüssel zur Lösung dieses Dilemmas besteht darin, Ressourcenlecks so weit wie möglich zu vermeiden. Das Wasser innerhalb und außerhalb von Industrieanlagen wird durch die LoRaWAN-Wasserleckerkennungs- und Wassertauchsensoren überwacht. Das System benachrichtigt den Facility Manager, um schnell reagieren und Lösungen finden zu können, wenn ein Fehler auftritt oder eine Anomalie festgestellt wird.
6. Parkplatzüberwachung
Es ist erwiesen, dass die Suche nach verfügbaren Parkplätzen den CO2-Ausstoß und die Staus erhöht. Durch den Einsatz LoRaWAN-Parksensoren auf Parkplätzen, Genaue Fahrzeugzählungen und Erkennung an Ein- und Ausfahrten von Parkplätzen können bereitgestellt werden. Die kommunalen und kommerziellen Einnahmequellen werden durch die Erfassung von Parkdaten in Echtzeit erhöht, um die Gesamtauslastung des Parkplatzes zu verbessern.
7. Schädlingsbekämpfung
Anlagen und Menschen müssen vor Kontamination geschützt werden, Schaden, und Nagetiere. jedoch, Die manuelle Inspektion ist zeitaufwändig und verbraucht große Mengen an materiellen Ressourcen und Arbeitskraft. Die LoRaWAN-basierte vernetzte Schädlingsbekämpfungslösung verbessert die Sichtbarkeit und ermöglicht eine Echtzeitüberwachung von überall aus. Wasserdicht, Robuste Fallen bieten eine sichere Option für Rodentizide. Einfache mobile App und Web-Kopplung, Echtzeit-Benachrichtigungen, wenn ein Service erforderlich ist, Verbesserung der Effizienz und Reduzierung der Kosten für Programme zur Bekämpfung von Nagetieren im Innen- und Außenbereich.
8. Umweltüberwachung
Viele Küstenstädte erleben längere Überschwemmungen bei mäßigen bis hohen Gezeiten, die dazu neigen, Durchgangsstraßen und nahe gelegene Straßen in unpassierbarem Wasser zu hinterlassen. Diese Probleme können durch Überwachung der Luftqualität gelöst werden, Niederschlag und andere Umweltfaktoren. Wetterfeste Solarkraftwerke, die auf Brücken und Lichtmasten montiert sind, messen den Wasserstand an Land oder über Gewässern mithilfe von LoRaWAN-Technologie und Ultraschallsensoren aus der Ferne. Diese Echtzeit-Umweltüberwachungssysteme messen außerörtliche Wetterwerte und Luftqualität, um Überschwemmungen vorherzusagen und die Bürger über gefährliche Bedingungen zu informieren.
9. Öffentliche Sicherheit
Integrierte Sicherheitslösungen werden von nahezu allen Branchen benötigt. IoT-Lösungen für die öffentliche Sicherheit bieten Notfallhelfern und Panikknöpfe mit innovativen Technologien, die dazu beitragen, Risiken zu reduzieren und die persönliche Sicherheit zu verbessern. Die LoRaWAN-Technologie wird in persönliche Wearables wie Smart Badges integriert und mit einer Notfalltaste ausgestattet, um sofortige SOS- und Standortinformationen des Benutzers zu senden. Diese Lösungen, Wird in Unternehmen und Universitäten eingesetzt Campus, sind so konzipiert, dass sie das 1-Sekunden-Angriffsintervall und 7 Sekunden ansprechen 911 Anrufintervall für mobiltelefonbasierte Lösungen.
10. Raumnutzung
Mitarbeiter werden zunehmend mobil und wechseln schnell zu einem „Jederzeit“-Dienst, Überall“-Arbeitsphilosophie. Als Ergebnis, Büroflächen können ungenutzt oder überbucht sein, abhängig von unvorhersehbaren Mitarbeiter- und Besucherströmen. Platz optimal auszunutzen ist für Unternehmen zu einer logistischen Herausforderung geworden. Belegungsdaten erhalten von LoRaWAN PIR-Sensoren macht Rätselraten überflüssig und stellt Teams verwertbare Informationen zur Verfügung, um die Arbeitsabläufe zu verbessern und die Produktivität der Mitarbeiter zu steigern.
11. Kondensatableiterüberwachung
Dampf ist in verschiedenen Branchen weit verbreitet. Dampfheizprozesse in Fabriken treiben Turbinen in Kraftwerken an. Ein Kondensatableiter filtert nicht kondensierte Gase und kondensierten Dampf, ohne dass der Dampf entweichen kann. Kondensatableiter fallen im Durchschnitt aus 10 zu 30 Prozent pro Jahr, was zu verschwenderischer und kostspieliger Ineffizienz führt. Das Testen von Kondensatableitern ist ein arbeitsintensiver Prozess, der normalerweise einmal im Jahr manuell durchgeführt wird. Das LoRaWAN-Trap-Überwachungssystem ermöglicht es Unternehmen, ihre Fallenzahl häufig abzufragen, um Fehler zu erkennen. Die Daten werden sicher an das Online-Gebäudemanagementsystem übermittelt, Bereitstellung von Dashboard-Berichten, die zeigen, ob Fallen repariert werden müssen.
12. Tanküberwachung
Ein zuverlässiges System zur Überwachung des Kraftstoffstands ist unerlässlich. Kraftstofflieferunternehmen sind wichtige Partner in intelligenten industriellen Lieferkettenabläufen, bei denen die Kraftstoffverknappung nachteilig sein kann. Ohne die Möglichkeit, den Kraftstoffstand aus der Ferne zu messen, LKW-Lieferungen sind oft ineffizient, die Betriebskosten in die Höhe treiben und die Bereitstellung des Kundendienstes erschweren. Tankfüllstand und andere wertvolle Daten können über das Netzwerk an die Tanküberwachungslösung des Versorgungsunternehmens gesendet werden. Außerdem, Industriebetriebe können den Kraftstoffverbrauch genau vorhersagen. Auf diese Weise, LKW-Rollen und ihr CO2-Fußabdruck können reduziert werden.
13. Temperaturüberwachung
Die Aufrechterhaltung der richtigen Temperatur für wertvolle Güter ist wichtig für das Gesundheitswesen, Nahrungsmittelservice, und andere Branchen. Temperaturverschiebungen können zu katastrophalen Produktverlusten führen. Neben der Schädigung von Ressourcen, Diese Vorfälle können auch Brand verursachen, Ruf, öffentliches Ansehen und andere Verluste für Unternehmen. Mit Low-Power-Sensoren, Die Remote-LoRaWAN-Temperatur- und Luftfeuchtigkeitsüberwachung bietet Unternehmen die Möglichkeit, Messwerte und historische Protokolle für Compliance-Audits zu erfassen. Sicherheitsmaßnahmen und kostengünstiger Schutz werden durch mehrere Schwellenwerteinstellungen bereitgestellt.
14. Bewirtschaftung der Wasserressourcen
Gewerbebauten, Lebensmittel- und Getränkeverarbeitungsbetriebe, Hotels, Supermärkte, und Autowaschanlagen produzieren alle Wasserabfälle aufgrund von Verschüttungen, Lecks, und Geräteschäden. Sofortige Benachrichtigung und Reaktion sind der Schlüssel zur Reduzierung von Compliance-Risiken bei gleichzeitiger Kostensenkung. Durch den Einsatz von LoRaWAN-Messsystemen, um veraltete arbeitsintensive Prozesse zu ersetzen, die Wassermanagement-Lösung, bestehend aus LoRaWAN-Sensoren, stellt Kommunen einen detaillierten Gesamtwasser-Fußabdruck zur Verfügung. Intelligente Wasserzählerlösungen ermöglichen den Fernzugriff auf Nutzungsdaten und Abrechnungskonten, Verbesserung der betrieblichen Effizienz und Generierung zusätzlicher Serviceeinnahmen.
15. Mülleimerüberwachung
Das System erfasste und überwachte automatisch Standorte, Füllstände der Behälter, und Extraktionsfrequenzen, ermöglicht Flottenbetreibern, den Status von Arbeitsaufträgen in Echtzeit zu verwalten, und Arbeitskosten senken. LoRaWAN-basierte Abfallüberwachungslösungen reduzieren Sammelkosten und -zeit. Automatische Benachrichtigungen bieten eine intelligente Routenplanung für Sammeldienstleister, wenn Behälter einen vordefinierten Schwellenwert erreichen, und beseitigen unnötige Zugriffe und überfüllte Behälter für Endbenutzer.
16. Rückflussverhindererüberwachung
Alle Industriewasserkunden benötigen Rückflussverhinderer an Wasserversorgungseinlässen, die eine Kontamination verhindern, indem sie das Wasser in eine Richtung und nicht in die andere fließen lassen. In der Lage zu sein, das Vorhandensein eines Rückflusses mit einem LoRaWAN-basierten Leitungsmonitor zu erkennen und sofort eine SMS- oder E-Mail-Warnung an die Betriebsleiter zu senden, ist wichtig für die Gesundheit und Sicherheit von Arbeitern und Fertigungssystemen.
Vorteile der Anwendung von LoRaWAN-Anwendungsfällen
In vielen LoRaWAN-Anwendungsfällen, Daten und/oder Datenübertragungen sind nicht konstant, Die geringe Bandbreite macht es daher ideal für praktische IoT-Bereitstellungen. Schauen wir uns weitere Vorteile von LoRaWAN IoT an:
- Offene Technologieallianz, ein offener und freier Standard
- Sehr geringer Stromverbrauch, Die Batterielebensdauer kann sogar zehn Jahre und mehr erreichen
- Verbindungen sind kostengünstig, aufgrund ihrer einfachen Struktur einfach einzurichten und schnell einzusetzen
- Eine Ebene der AES-Verschlüsselung ermöglicht es Benutzern, LoRaWAN sicher zu verwenden, ohne sich Gedanken über Netzwerksicherheitsrisiken machen zu müssen
- Die Fernkommunikation und Reichweite von LoRaWAN ist einer der großen Unterschiede zwischen ihnen und anderen Technologien
- Tausende von Endpunkten können über ein LoRa-Gateway verbunden werden, wegen seiner hohen Kapazität
Szenarien für LoRaWAN-Anwendungsfälle
LoRaWAN hat seinen Platz auf dem Markt in Bezug auf Anwendungen und Anwendungsbereiche gefunden. Der LoRa- und LoRaWAN-Markt wird voraussichtlich wachsen $183.9 Milliarde Von 2033. Dank seiner einzigartigen Eigenschaften, LoRaWAN eignet sich am besten für solche Szenarien:
1. Zugang zu Elektrizität (Elektrizität) ist begrenzt oder eingeschränkt;
2. Die Standorte sind physisch schwer zugänglich oder sehr abgelegen;
3. Die Anzahl der Endgeräte ist im Vergleich zu herkömmlichen Mobiltelefonverbindungen deutlich höher;
4. Die Endgeräte müssen nicht kontinuierlich Nachrichten senden.
Welche LoRaWAN-Anwendungsfälle bietet MOKOSmart
MOKOSmart konzentriert sich auf die Bereitstellung LoRaWAN-Lösungen mit über zehn Jahren Erfahrung. Wir bieten verschiedene LoRaWAN-Geräte für das Lager an, Gesundheitswesen, Facility Management, Gastfreundschaft, und mehr. Wenn Sie über den Aufbau einer LoRaWAN-Lösung nachdenken, Sie können sich unsere LoRaWAN-Sensoren ansehen, Tracker, und Gateways. Kontaktieren Sie uns einfach für weitere Informationen.
