LoRaWAN? Was ist das?
LoRaWAN ist die Abkürzung für Long Range Wide Area Network. Es handelt sich dabei um eine international anerkannte Funktechnologie, die auch über weite Strecken und von abgelegenen und schwer zugänglichen Orten aus funktioniert. Diese Technik eignet sich hervorragend, wenn es darum geht, geringe Datenmengen zu übertragen. Dies ist der Fall etwa bei Stromzählerdaten, GPS-Koordinaten oder Messdaten von Temperatur und Feuchtigkeit.
Der „Langstreckenfunk“ LoRaWan funktioniert über ein sternförmiges Netzwerk aus Sendern, Empfängern und Servern. Zentrales Element sind die sogenannten Gateways als Schnittstelle zwischen Sensoren, die Daten versenden, und einem zentralen Netzwerkserver, der die Daten aufbereitet. Die Datenübertragung erfolgt dabei komplett verschlüsselt.
Die Technologie ist perfekt für die Vernetzung von Objekten zu einem „Internet der Dinge“ (Internet of Things – kurz IoT) und deshalb aus einem modernen Städtekonzept nicht mehr wegzudenken. Das Internet der Dinge ist die Basis, um die städtische Infrastruktur zu vernetzen, Informationen zu übermitteln, zu analysieren und zu teilen. Um die Gegenstände smart zu machen, müssen sie kommunizieren können. Mit entsprechenden Sensoren ausgestattet, versenden sie wichtige Informationen (z.B. GPS-Daten zur Ortung, Ozon- oder Feinstaubbelastung oder Wasserpegel) mittels der in Stadt verteilten IoT-Gateways an die Server.
Warum LoRaWAN? Wem nützt das?
„Ziel einer Smart City ist es, Informationen auszutauschen, Innovationen voranzutreiben, die Lebensqualität für alle zu verbessern und so ein digitales Ökosystem zu schaffen. Neben einem dicht aufgebauten Glasfasernetz und öffentlichem W-LAN wird nun auch das LoRaWAN die Prozesse in Pforzheim optimieren – eine Innovation, die viele Einsatzmöglichkeiten mit sich bringt.“
Oberbürgermeister Peter Boch
Bei der Übertragung von Daten ist bei LoRaWAN (anders etwa als beim WLAN) kein Breitbandnetzwerk notwendig. Es werden freie Funkfrequenzen (Schmalbandtechnolgoie) genutzt, für die keine Lizenzgebühren oder anderweitige Kosten anfallen. Der Energieverbrauch der batteriebetriebenen Sensoren und anderer Endgeräte ist extrem niedrig; die Batterien selbst sind langlebig. Das LoRaWAN-Funknetz erreicht sowohl in dicht bebauten als auch in abgelegenen Gebieten eine hohe Reichweite. Gleichzeitig ist die abgegebene Strahlung ist minimal.
LoRaWAN bietet also viele Vorteile:
- Es ist kostengünstig und energiesparend,
- es bietet eine robuste Übertragung bei großer Reichweite,
- einen sicheren, verschlüsselten Datentransport und
- ist strahlungsarm.
Eine Infrastruktur, die auf die LoRaWAN-Technologie aufbaut, ist wesentlich, um eine Stadt zu einer Smart City zu machen, denn sie bietet sehr viele Anwendungsmöglichkeiten. Der Einsatz von LoRAWAN nützt der gesamten Stadtgesellschaft: den Bürgerinnen und Bürgern, den Unternehmen und der Wissenschaft:
- Bürgerinnen und Bürger profitieren von der smarten Parkplatzsuche oder der Optimierung der Verkehrsführung. Das erspart Verkehrsteilnehmenden langes Warten und Suchen und reduziert gleichzeitig unnötige Emissionsausstöße. Außerdem ist das Netzwerk offen für alle: Jeder, der möchte, kann ein eigenes Gate betreiben und für seine Zwecke nutzen. So bietet sich die Technologie zum Beispiel auch für Schulprojekte oder für Projekte im Bereich der Bürgerwissenschaften (Citizen Science) an.
- Unternehmen können mit der smarten Funktechnologie Kosten und Ressourcen sparen: So nutzen die Stadtwerke LoRaWAN für ein Fernwärmenetz, um Schäden schneller und zielgenauer zu identifizieren. Das spart hohe Personal- und Reparaturkosten und gewährleistet den Menschen in Pforzheim und der Region eine möglichst hohe Sicherheit bei der Versorgung mit Wärme.
- Die Hochschule Pforzheim betreibt ein LoRaWAN-Forschungsnetz. Das ursprünglich zu Lehrzwecken an der Fakultät für Technik genutzte Funknetz kommt mittlerweile bei verschiedenen Kooperationen auch außerhalb des Campus zum Einsatz. Die gewonnen Daten geben nicht nur konkret Aufschluss über den Füllstand von Flüssen oder den Wasserverbrauch von Bäumen, sondern sie lassen sich für weitere Forschungen im Bereich der Künstlichen Intelligenz und des Maschinellen Lernens weiterverwenden. Zudem soll die Technik künftig im Sinne der Entwicklung eines Smart Campus vermehrt in den Bereichen Energieeffizienz und Klima zum Einsatz kommen.
Wo und seit wann wird LoRaWAN in Pforzheim eingesetzt?
„Mit dem Ausbau des LoRaWAN sind wir die Möglichmacher der Industrie 4.0 und der Smart City Pforzheim – denn eine smarte Stadt entsteht nur mit smarten Netzen.“
Herbert Marquard, Geschäftsführer der SWP
Die LoRaWAN-Technologie findet seit 2020 in Pforzheim Anwendung und wird bis heute stetig weiterentwickelt.
Die Stadt Pforzheim erprobt die Technologie beispielsweise in einem gemeinsamen Pilotprojekt mit der Hochschule Pforzheim. Seit Herbst 2020 werden die Bäume im Stadtgebiet mithilfe der digitalen Sensortechnik überwacht, um die Bewässerung in Zukunft zu optimieren und damit den Wasserverbrauch zu reduzieren. Mit den Empfängermasten am Verwaltungssitz der SWP in Brötzingen, dem Wartbergturm und dem Mast auf dem Rathaus deckt das Netz schon heute einen großen Bereich Pforzheims ab. Weitere Masten – auch in den Stadtteilen - sind in Planung.