LoRa is een radiotechnologie gebaseerd op de LoRaWAN protocol, die naast 5G geschikt is voor de ontwikkeling van steden naar slimme steden. In sommige toepassingen, LoRa-netwerk is nog geschikter dan de vaak genoemde nieuwe mobiele radiostandaard.
Velen met als doel zich te ontwikkelen tot een slimme stad. Het idee van een “intelligente stad” (Slimme stad) is niet nieuw. Het doel van het implementeren van slimme stadstechnologieën is om de levenskwaliteit van de bewoners te verbeteren, efficiëntie creëren, wachttijden verkorten, voorzien in de behoefte aan diensten en de middelen van de stad gebruiken en zo geld efficiënter belasten. Uit een recent onderzoek blijkt dat slimme steden kunnen besparen $ 5 biljoen aan kosten door 2022.
Het internet der dingen, IoT in het kort, speelt hierin een belangrijke rol. Het dringt door in bijna alle levensgebieden en verandert praktisch elk bedrijf en elke branche. Gezien de mogelijkheden van de volgende generatie 5G mobiele communicatie, de vraag rijst of deze technologie niet de natuurlijke oplossing is voor bestaande smart city-problemen? Maar er zijn andere technologieën die wellicht zinvoller zijn voor bepaalde toepassingen in slimme steden – zoals het verminderen van het energieverbruik door intelligente verlichting, meter, enzovoort. Een van hen is LoRa.
Wat is LoRa-netwerk?
Het snelle antwoord: Langeafstandsradio. De LoRa-technologie voor draadloos over lange afstanden (radio) datacommunicatie wordt mogelijk gemaakt door halfgeleider-IC's die zeer weinig stroom verbruiken. Afhankelijk van de functie en functionaliteit van zo'n radiozender, een batterij kan hem jarenlang van stroom voorzien. Dit moet het mogelijk maken om voor te rennen 10 naar 20 jaar zonder de batterij te vervangen. Dit vermindert de onderhoudsinspanning enorm.
In tegenstelling tot 4G of 5G, LoRa-netwerken werken in een spectrum zonder vergunning. Dit maakt bidirectionele communicatie mogelijk zonder de regelgevings- en veilingkosten die nodig zijn om een netwerk op te bouwen op door de staat goedgekeurde spectra. Concreet, LoRaWAN gebruikt regionaal verschillende frequentiebereiken in de ISM-band en de SRD-band. In Europa, het ISM-bandgebied 1 van 433.05 MHz naar 434.79 MHz en de SRD band Europa vanaf 863 MHz naar 870 MHz. In Noord-Amerika, anderzijds, gegevensoverdracht vindt plaats op het ISM-bandgebied 2 van 902 MHz naar 928 MHz.
Samen werken aan een open, uniform protocol is bedoeld om meerwaarde te creëren en de dekking te vergroten.
LoRa-netwerk in stedelijk gebruik
LoRa-technologie biedt technische en economische voordelen voor smart city-toepassingen. LoRa en LoRaWAN bieden intelligente monitoring- en controle-infrastructuur. Hierdoor kan Städt efficiënt gegevens verzamelen en analyseren van duizenden netwerkapparaten en -systemen. Met deze informatie, bijvoorbeeld, ze zouden beter moeten kunnen beslissen welke diensten geschikt zijn voor hun plannen.
Voor dichtbevolkte grootstedelijke gebieden, het is voordelig dat LoRaWAN-signalen relatief diep in stedelijke gebieden doordringen. Smart city-technologie verandert de manier waarop steden, autoriteiten en burgers hebben met elkaar te maken.
Straatlantaarns in Boston
Het voorbeeld van Boston in Massachusetts laat zien wat er mogelijk is met LoRa. De stad heeft meer dan 67,000 straatlantaarns. Ze verlichten drukke straten, historische bezienswaardigheden, en hoofdstraten. Met meer dan 1,600 schakelkasten en 32,000 putdeksels, het onderhouden van deze infrastructuur is een aanzienlijke gemeenschappelijke inspanning – vooral wanneer de lampen in de wintermaanden intensief worden gebruikt.
LoRa-sensoren en gateways
Dus hoe werkt slimme verlichting in een stad als Boston?? Met LoRa-netwerk, sensoren kunnen worden geïntegreerd in elk straatverlichtingssysteem dat de verlichting regelt en gebruiksgegevens verzamelt. En de LoRa-technologie verzamelt de gegevens van alle straatlantaarns in de buurt via de LoRa-alliantie. De gateway stuurt de informatie vervolgens naar een publieke of private cloudserver, die de gegevens analyseert, regelt uiteindelijk de verlichting en genereert automatisch waarschuwingen over lichten uit en andere storingen indien nodig. Waarschuwingen over doorgebrande lampen en andere storingen indien nodig.
Gebruikers kunnen zelfs over-the-air toevoegen (OTA) updates om indien nodig te schakelen tussen openbare en particuliere netwerken. De bidirectionele communicatie van de LoRa-technologie maakt dit mogelijk. Het scala aan toepassingen voor LoRa-technologie in slimme steden is zeer divers en houdt niet op bij verlichting. De technologie kan op verschillende manieren worden gebruikt:
Parkeren: Intelligente bewaking van parkeerterreinen geeft stadsparkeerplaatsen weer om verkeersopstoppingen te verminderen wanneer bestuurders op zoek zijn naar een parkeerplaats. Studies tonen aan dat chauffeurs geld uitgeven 17 uur per jaar op zoek naar een parkeerplaats.
Verkeersstroom: Helikopters voor verkeersbewaking zouden op een dag tot het verleden kunnen behoren. Verkeerscongestie is een grote uitdaging en verontrustend voor stedelingen. Intelligente verkeerssystemen die zowel auto- als voetgangersverkeer monitoren, kunnen auto's en voetgangers veel beter begeleiden. Dit gebeurt met behulp van intelligente verkeerslichten die het verkeer registreren en de lichtfasen op elkaar afstemmen. In de toekomst, intelligente verkeerssystemen zouden zelfs de communicatie tussen verkeerslichtsignalen en sensoren in voertuigen kunnen omvatten.
Onderhoud verkeerslichten: De bewaking van verkeerslichten maakt de stad mogelijk / gemeentebesturen om snel te reageren op uitgebrande lampen, defecte lichtmasten (door een ongeval) of defecte signaleringssystemen. Dit helpt bij files, mogelijke ongevallen en andere gevaarlijke situaties.
Voorspellend onderhoud: Slimme gebouwsystemen kunnen gegevens leveren die een voorspellend onderhoudssysteem gebruiken om ervoor te zorgen dat faciliteiten goed worden onderhouden. Deze systemen kunnen trillingen en andere fysieke omstandigheden in gebouwen monitoren, bruggen en historische monumenten, zodat de administratie actie kan ondernemen voordat grote reparaties nodig zijn.
Afvalverwijdering: De inzameling van afval is een essentieel verantwoordelijkheidsgebied voor het stadsbestuur. Te vaak, echter, onnodige middelen worden verspild, bijv. om half of weinig gevulde afvalbakken te legen. Nog erger is het als afvalcontainers overvol raken door het ontbreken van trackingmogelijkheden. Intelligente afvalbeheersystemen kunnen helpen bij het identificeren van afvalniveaus in containers om afvalinzamelingsroutes te optimaliseren en de efficiëntie te verbeteren, kosten, en reinheid.
Lawaai en luchtvervuiling: naarmate meer en meer mensen naar de stad trekken, geluid en luchtverontreiniging worden een nog grotere uitdaging. Slimme monitoring van geluid en luchtverontreiniging kan gegevens opleveren om het welzijn van burgers te verbeteren en de verbanden tussen systemische gezondheidsproblemen aan te tonen.
LoRa en LED's: Een casestudy met havensteden
In 2017, De jachthaven van Tallinn ligt aan de westkust van de Golf van Kopli op het schiereiland Kakumäe (Estland) geteste LoRa-technologie. De haven beschikt over uitgebreide faciliteiten, inclusief pontondokken, een drijvend hotel, administratie gebouwen, eetgelegenheden en een zeilschool voor kinderen, waardoor het een modern maritiem centrum is in dit Oostzeegebied. Om op de hoogte te blijven van de nieuwste haventechnologie, naast de infrastructuur moet ook de verlichting gemoderniseerd worden.
De LoRa-installatie wordt getest in alle lampen in de poort die op afstand bestuurbaar zijn via een LoRaWAN-netwerk. De lampcontroller is verbonden met de LoRaWAN-gateway via een radiosysteem dat bij de poort hoort. Ook andere gateways in de buurt ondersteunen deze verbinding. Het veilige IoT-hubplatform visualiseert versleutelde gegevens van de terminalknooppunten via de LoRaWAN-backend.
LoRa netwerkverlichtingssysteem
Het koppelen van lampen via LoRa maakt een autonome werking met voorgeconfigureerde verlichtingsprofielen mogelijk, zodat de poort een lager stroomverbruik registreert en een kosteneffectieve oplossing voor het verlichtingssysteem heeft. Hoewel de poort de oplossing nog aan het testen is, de controller die via LoRa wordt bediend, heeft een verbeterde real-time besturing en uniformiteit van de verlichting laten zien. De mogelijkheid om de lichtintensiteit te bewaken, bedrijfsmodus en beweging betekent dat onnodig brandende lampen kunnen worden vermeden en dus onnodige kosten kunnen worden vermeden.
Met de implementatie van dit nieuwe verlichtingssysteem, de haven bepaalt de koers voor hoe toekomstige havens eruit zouden kunnen zien. De veiligheid komt niet in gevaar. Naast de overdracht van gegevens via het volledig beveiligde platform, Naast het verzenden van gegevens via een volledig beveiligd platform, toegangscontrolesystemen zorgen voor meer flexibiliteit en real-time meldingen en waarschuwingen over mogelijk ongeautoriseerde activiteiten. Om beveiligingsproblemen aan te pakken, De technologie van Semtech zorgt ervoor dat niemand toegang heeft tot de root key, dat het systeem niet kan worden gekopieerd, en dat alleen de daadwerkelijke gebruiker toegang heeft tot de sensordata.
De technologie kan ook op privénetwerken draaien, de aanbieder meer controle geven, zichtbaarheid, en beveiliging van de gegevens. De technologie kan ook in een privénetwerk worden gebruikt om providers meer controle te geven, zichtbaarheid en beveiliging van de gegevens. De implementatie van intelligente systemen die infrastructuurprocessen automatiseren en vereenvoudigen (bijv. verlichting) is een van de eerste stappen naar slimmere en betrouwbaardere processen in havens.
Minder onderhoud door hoge energie-efficiëntie
Het LoRa-netwerk is vooral voordelig als de toegevoegde waarde van een applicatie wordt vergroot en de investeringen in infrastructuur en onderhoud moeten worden verlaagd. De flexibele, energiebesparende LoRa-technologie ondersteunt het opzetten van openbare of particuliere netwerken over lange afstanden. Stel je voor dat er duizenden sensoren in straatlantaarns zijn geïnstalleerd en je zou de batterijen in deze sensoren meerdere keren per jaar moeten vervangen. Door het extreem lage stroomverbruik van LoRa, batterijen in sensoren kunnen jaren van gebruik mogelijk maken, wat de tijd aanzienlijk verkort, kosten en personeelskosten voor onderhoud.
In aanvulling op, de flexibele en schaalbare architectuur van LoRa, die is gebaseerd op een niet-gelicentieerd spectrum, maakt het mogelijk om snel en eenvoudig een publiek of privaat netwerk met een groot bereik op te zetten – van havens tot steden tot parkeergarages. Sensoren kunnen zelfs op bestaande zendmasten worden geïnstalleerd. Dit vermindert de investering die nodig is om een netwerkinfrastructuur op te zetten die IoT-toepassingen moet ondersteunen.
Samen met sensoren die een groot bereik bieden (tot 50 km in landelijke gebieden) of meer dan kilometers in dichtbevolkte stedelijke gebieden of binnenruimtes, het voordeel van LoRa is meteen duidelijk. Slimme stadstechnologieën kunnen nieuwe oplossingen bieden voor slimmere en verbeterde stedelijke toepassingen. Een schaalbaar bouwen, flexibel, en een veilig IoT-netwerk over lange afstanden kan sommige infrastructuurinvesteringen overbodig maken en de onderhoudskosten verlagen. LoRa en de LoRaWAN-specificatie vormen een geschikte basis voor succesvolle smart city-oplossingen.
