Vorteile von LoRaWAN- und Wi-Fi-hybrid-Netzwerken für Smart Cities

Die komplementären Stärken von LoRaWAN und Wi-Fi

LoRaWAN und Wi-Fi sind unterschiedliche Kommunikationstechnologien, die für verschiedene Anwendungsfälle optimiert sind:

LoRaWAN (Long Range Wide Area Network) ist eine Technologie, die eine Kommunikation mit großer Reichweite und geringem Stromverbrauch ermöglicht. Sie eignet sich für batteriebetriebene Sensoren und Geräte, die nur selten Daten übertragen. Die Technologie unterstützt eine Reichweite von bis zu 15 km in offenen Gebieten und von mehreren Kilometern in städtischen Gebieten, wodurch sie sich für Branchen wie Ressourcenmessung, Umweltüberwachung und Anlagenverfolgung eignet.

Wi-Fi bietet einen hohen Übertragungsdurchsatz und niedrige Latenzzeiten über kurze Entfernungen. Es eignet sich für Systeme, die eine Datenübertragung in Echtzeit oder einen hohen Datenfluss erfordern, z. B. für die Videoüberwachung, öffentliche Hotspots und Smart-Home-Geräte.

Das hybride Netzwerk nutzt LoRaWAN wegen seiner Energieeffizienz und großen Reichweite sowie Wi-Fi für die Hochgeschwindigkeitsdatenverarbeitung und Echtzeitanwendungen. Diese Kombination stellt sicher, dass die Smart-City-Infrastruktur sowohl von der stromsparenden Kommunikation mit großer Reichweite als auch von der Hochgeschwindigkeits-Konnektivität profitiert.

Skalierbarkeit und Kosteneffizienz

Hybride Netze ermöglichen den effizienten Einsatz von Smart-City-Systemen, ohne dass eine einzelne Kommunikationstechnologie überlastet wird.

LoRaWAN für eine breite Abdeckung: Ein einziges LoRaWAN-Gateway kann Tausende von Geräten in einem großen geografischen Gebiet verwalten. Dies senkt die Infrastrukturkosten im Vergleich zu Technologien, die einen dichteren Einsatz von Basisstationsnetzen erfordern.

Wi-Fi für lokale Anforderungen an hohe Bandbreiten: Wi-Fi-Zugangspunkte können strategisch dort installiert werden, wo eine Hochgeschwindigkeitsverbindung benötigt wird, z. B. an Knotenpunkten öffentlicher Verkehrsmittel, in Einkaufszentren und Wohnkomplexen.

Dieser Ansatz minimiert den Bedarf an umfangreichen Geräteinvestitionen und erhöht gleichzeitig die Reichweite und die Fähigkeiten des Netzwerks.

Energieeffizienz

Viele Smart-City-Geräte, wie Umweltsensoren und Parkuhren, sind batteriebetrieben und können jahrelang wartungsfrei betrieben werden. Der extrem niedrige Stromverbrauch von LoRaWAN sorgt dafür, dass diese Geräte über lange Zeiträume autonom arbeiten können, wodurch Wartungskosten und Ausfallzeiten reduziert werden.

Wi-Fi ergänzt dies, indem es energieeffiziente Konnektivität für an das Stromnetz angeschlossene Geräte wie intelligente Displays und Kameras für die öffentliche Sicherheit bietet. Durch die Zuweisung stromintensiver Aufgaben an Wi-Fi und stromsparender Aufgaben an LoRaWAN können Städte den Energieverbrauch im gesamten Netzwerk optimieren.

Verlässlichkeit und Redundanz

In hybriden Netzen können sich LoRaWAN und Wi-Fi gegenseitig unterstützen und einen nahtlosen Betrieb gewährleisten:

Kontinuierliche Datenübertragung: Wenn das Wi-Fi-Netz überlastet ist oder ausfällt, können wichtige Sensordaten weiterhin über LoRaWAN übertragen werden.

Redundante Kommunikationswege: Hybride Konfigurationen ermöglichen es den Geräten, je nach Netzverfügbarkeit zwischen verschiedenen Technologien zu wechseln, was die Zuverlässigkeit des Gesamtsystems erhöht.

Eine solche Redundanz ist in Systemen von entscheidender Bedeutung, bei denen ein Datenverlust die öffentliche Sicherheit oder wichtige Dienste beeinträchtigen könnte, wie z. B. bei Notfallsystemen.

Optimierte Nutzung der Funkfrequenzen

LoRaWAN arbeitet in nicht lizenzierten Frequenzbändern (wie 868 MHz in Europa oder 915 MHz in den USA). Diese sind weniger stark ausgelastet als die häufig genutzten 2,4-GHz- und 5-GHz-Wi-Fi-Bänder. Durch die Verteilung des Netzwerkverkehrs auf diese separaten Spektren reduzieren hybride Systeme Störungen und optimieren die Bandbreitennutzung.

So kann LoRaWAN beispielsweise regelmäßige Aktualisierungen des Füllstands von Mülltonnen verarbeiten, während Wi-Fi hochauflösende Videostreams von nahe gelegenen Überwachungskameras überträgt. Durch diese Segmentierung wird das Risiko von Informationsverlusten minimiert und eine effiziente Kommunikation gewährleistet.

Flexibilität für unterschiedliche Systeme

Intelligente Städte umfassen ein breites Spektrum an Branchen, die jeweils eigene Anforderungen an die Konnektivität haben. Hybride Netze bieten die Flexibilität, diese unterschiedlichen Anforderungen zu erfüllen:

Infrastrukturüberwachung: LoRaWAN kann abgelegene oder unterirdische Infrastrukturen wie Pipelines und Brücken überwachen, die eine Kommunikation mit großer Reichweite und geringem Stromverbrauch erfordern.

Gemeinschaftliche Konnektivität: Wi-Fi-Hotspots stellen Bürgern und Touristen Hochgeschwindigkeitsinternet zur Verfügung, was die Zufriedenheit der Gemeinde erhöht und Initiativen zur digitalen Integration unterstützt.

Integrierte Managementsysteme: Durch die Kombination von Daten aus LoRaWAN-Sensoren und Wi-Fi-Geräten können Städte einheitliche Dashboards für die Echtzeitüberwachung und Entscheidungsfindung erstellen.

Vereinfachte Bereitstellung und Wartung

Hybride Netze verringern die Komplexität der Bereitstellung und Wartung von stadtweiten Kommunikationssystemen:

Weniger Gateways erforderlich: Die große Reichweite von LoRaWAN minimiert die Anzahl der benötigten Gateways, während lokale Wi-Fi-Zugangspunkte in stark nachgefragten Bereichen installiert werden können.

Zentralisierte Verwaltung: Moderne Netzwerkmanagement-Plattformen können LoRaWAN- und Wi-Fi-Geräte problemlos integrieren und bieten eine zentrale Überwachung, Fehlerbehebung und Updates.

Dieser Ansatz spart Zeit und Ressourcen und ermöglicht es der Stadtverwaltung, sich auf die Skalierung von Diensten statt auf die Verwaltung der Infrastruktur zu konzentrieren.

Investitionen in die Zukunft intelligenter Städte

Hybride Netze sind eine vielversprechende Lösung für Städte, die ihr IoT-Ökosystem erweitern wollen:

Skalierbarkeit: Neue Geräte und Anwendungen können leicht hinzugefügt werden, ohne dass die bestehende Infrastruktur grundlegend überarbeitet werden muss.

Kompatibilität: LoRaWAN und Wi-Fi werden von robusten Ökosystemen von Geräten und Plattformen unterstützt, die die Kompatibilität mit neuen Technologien gewährleisten.

5G-Anpassungsfähigkeit: Hybride Netze können in die 5G-Infrastruktur integriert werden, sobald diese verfügbar ist, und so ihre Fähigkeiten für die extrem zuverlässige Kommunikation mit geringer Latenz (URLLC) und die massive Maschine-zu-Maschine-Kommunikation (mMTC) erweitern.

Hybride Netzwerke auf Basis von LoRaWAN und Wi-Fi bieten eine optimale Grundlage für Smart-City-Initiativen. Durch die Kombination der großen Reichweite und Energieeffizienz von LoRaWAN mit den Hochgeschwindigkeitsfunktionen von Wi-Fi können diese Netzwerke eine Vielzahl von Systemen unterstützen und gleichzeitig Kosten, Zuverlässigkeit und Skalierbarkeit optimieren. Wer heute in hybride Netze investiert, stellt sicher, dass die Städte für die Herausforderungen von morgen gut gerüstet sind. Dies wird eine schnelle Entwicklung ermöglichen und die Lebensqualität der Bürger verbessern.