Azubis testen Datenübertragung

18.02.2019

LoRaWAN ist ein Netzwerkprotokoll für Funkübertragungen, welches für die Kommunikation im „Internet der Dinge“ entwickelt wurde.

Das „Internet der Dinge“ ist einer der absoluten Megatrends. Die Stadtwerke Karlsruhe haben im letzten Jahr begonnen, eine neue Kommunikationsinfrastruktur aufzubauen. Sie wird Dinge wie zum Beispiel Trafostationen, Lampen, Mülleimer, Ampeln oder Parkuhren mit dem Internet verbinden – kostengünstig und energiesparend.

Grundlage für die Anwendung ist die Nutzung des Funkstandards „LoRaWAN“. Dabei werden Daten und Meldungen zweifach verschlüsselt über ein flächendeckendes Funknetzwerk weitergegeben. Kleinste, sehr leistungsfähige Sensoren oder Übertragungsmodule senden Signale an Antennen, die über das Stadtgebiet verteilt sind. Von dort werden sie direkt auf Server der Stadtwerke weitergeleitet. Große Datenmengen können nicht übertragen werden, aber für kleinere Meldungen ist die Technik ideal. Insgesamt wurden in den letzten Monaten 18 Antennen oder Gateways installiert.

Daten von einigen hundert Messpunkten übertragen

Können diese Antennen die ganze Stadt flächendeckend mit LoRaWAN versorgen? Wie ist die Datenübertragung im Umkreis von Karlsruhe? Um das herauszufinden, starteten die Stadtwerke im Herbst einen Feldtest und analysierten die Netzabdeckung. Sieben Azubis bzw. Studenten planten die Aktion und führten sie durch. Für die zukünftigen Informationselektroniker und Fachinformatiker waren die Messungen der Signalstärken an einigen hundert Punkten in der Stadt und im Umland eine spannende Aufgabe. „Wir haben zunächst die Routen durch das Stadtgebiet und das Umland geplant. An zwei Tagen sind wir dann mit verschiedenen Teams losgezogen, zum Teil mit dem Auto, zum Teil mit dem Fahrrad“, berichtet Joshua Oktav. Mithilfe von GPS-Trackern wurden sowohl in regelmäßigen Zeitabständen während der Fahrt als auch an speziellen, vorher festgelegten Standorten Daten an die LoRaWAN-Antennen gesendet. Die GPS-Daten der Messpunkte und die Stärke, mit der das Signal an der Antenne ankam, wurden an die Stadtwerke-Server übertragen und in einer Karte erfasst.

 Gute Netzabdeckung in ganz Karlsruhe und darüber hinaus

Die Auswertung der Daten ergab letztendlich, dass die Signalübertragung im Stadtgebiet an vielen Stellen gut bis sehr gut ist. Selbst aus Wörth, Weingarten oder Gondelsheim wurden noch Signale empfangen, so dass die Netzabdeckung inzwischen weit ins Umland hinausragt. Nicht erfasst wurde die Datenübertragung aus dem Inneren von Gebäuden oder aus Kellern. Dicke Wände, Stahl und Beton dämpfen das Signal, so dass die Platzierung der Sensoren in Gebäuden sorgfältig geplant werden muss. „Die von den Azubis erhobenen Daten sind eine gute Grundlage für den weiteren Ausbau des Netzes“, betont Andreas Hallwachs, Geschäftsführer der Stadtwerke-Tochter SWK-NOVATEC. „Wir wissen nun, wo die Schwachstellen sind und können dort gezielt weitere Antennen installieren.“

 Funknetz mit vielen Vorteilen

„Während ein W-LAN-Netz nur über sehr kurze Entfernungen funktioniert, kann eine LoRaWAN-Antenne Daten aus über 20 Kilometer Entfernung empfangen. Im Stadtgebiet plant man aber wegen der vielen Gebäude eher mit bis zu drei Kilometern“, beschreibt Projektleiterin Tamara Stefani die Vorteile der neuen Funktechnik. Ein weiterer Pluspunkt: die Strahlenbelastung ist wesentlich geringer als bei konventionellen Mobilfunkanwendungen. Da die Stadtwerke die Daten aktuell ausschließlich über das eigene Glasfasernetz transportieren und auf eigenen Servern verarbeiten, ist die Datensicherheit gewährleistet. „Das ist ein wichtiger Punkt bei Kundengesprächen. Denn klar ist: Wir planen eigene Anwendungen wie die Auslesung der Grundwassermessstände und die Überwachung der Trafos in unserem Stromnetz, aber natürlich auch Anwendungen für Kunden wie zum Beispiel die Verkehrsbetriebe. Hier geht es um Sensoren in den Müllbehältern an den Haltestellen, unser erster großer Auftrag. Die Sensoren melden, wenn der Behälter voll ist. Erst dann wird er geleert. Das ist effektiv und kostensparend“, so Stefani.

Feldtest