Indoor-Tracking mit LoRaWAN

 

LoRaWAN bietet vielfältige Anwendungsmöglichkeiten. Sei es eine kostengünstige Möglichkeit, um Güter ohne teure GPS-Technologie zu tracken, reichhaltige Daten von Umgebungssensoren wie Temperatur, Luftfeuchtigkeit oder Schadstoffe zu sammeln und überwachen zu können oder eben auch ein effizienter Weg, um Güter-Tracking innerhalb eines Gebäudes sinnvoll zu integrieren. Genau darum soll es hier gehen.

 

Unternehmen, die in großen Gebäuden arbeiten und über den Standort einer Vielzahl unterschiedlicher Güter Bescheid wissen müssen, tun sich oft schwer damit, aktuelle Informationen darüber zu sammeln, an welchem Ort sich der benötigte Gegenstand oder das Fahrzeug gerade befinden.

Stellen wir uns ein Krankenhaus vor, das beispielsweise über mehrere mobile Röntgengeräte verfügt, die an unterschiedlichen Orten eingesetzt werden können. Nun wäre sicherlich eine Möglichkeit, jeden Mitarbeiter zu verpflichten, stets exakt Buch zu führen über den Ort und die Dauer der Nutzung und diese Informationen in eine zentrale Datenbank einzupflegen. Allerdings wissen wir alle, dass im Alltagsstress des Berufs oftmals andere Dinge Priorität haben und gerade in einem so wichtigen Bereich wie der Gesundheitsfürsorge, liegt das Patientenwohl (hoffentlich) an erster Stelle. Kurz gesagt: die Ärzte und Pflegekräfte haben weitaus Wichtigeres zu tun, als stets zu dokumentieren, wann und wo sie welches Gerät zuletzt genutzt haben.

An dieser Stelle kann ein Tracking-System, das die Vorteile von Bluetooth Low Energy (BLE) und LoRa miteinander vereint, ins Spiel gebracht werden.

Wofür wird BLE genutzt?

Bluetooth Low Energy ist die energiesparende Version von Bluetooth. BLE und Bluetooth nutzen gleichsam die 2,4-GHz-ISM-Bandbreite und haben die gleiche effektive Reichweite von etwa 30 Metern. Aufgrund des geringeren Energieverbrauchs kann BLE allerdings nicht so viele Daten senden und nicht sofort auf Umgebungsveränderungen reagieren. Entsprechende Latenzzeiten zwischen 30 Sekunden bis 5 Minuten sollte daher bei der Nutzung mit eingeplant werden. Was zunächst wie eine Einschränkung klingt, bietet jedoch auch einen klaren Vorteil: Durch die geringe Energieauslastung können Geräte, die BLE verwenden, jahrelang mit einer kleinen Batterie betrieben werden. BLE eignet sich deshalb perfekt für die Ortung in Innenräumen und die Verfolgung von Objekten, bei denen nur geringe Datenmengen in einem größeren Abdeckungsbereich regelmäßig übertragen werden müssen. Ein schönes Beispiel sind unter anderem medizinische Geräte in einem Krankenhaus.

Was ist unter LoRa zu verstehen?

LoRa steht für „Long Range“ und ist ein proprietäres Modulationsformat von Semtech. Die Hardwarekomponenten der LoRa-Chips nutzen eine Modulationstechnik namens Chirp Spread Spectrum (CSS), um die physikalische Schicht (PHY) eines LPWAN-Technologie-Stacks zu bilden. In Kombination mit dem LoRaWAN-Kommunikationsprotokoll können die Geräte eine Kommunikation mit großer Reichweite (zwischen etwa 2,5km innerstädtisch und 30k auf dem Land) und geringem Stromverbrauch erreichen.

BLE & LoRa – Vorteile zweier Welten

Für eine längere Zeit war eines der großen Probleme, dass BLE-Geräte zwar Daten sammeln können, ihre Übertragungsreichweite allerdings sehr begrenzt war. Mit der Implementierung von LoRaWAN löst sich dieses Problem und es eröffnen sich völlig neue Tracking-Möglichkeiten.

Konkret bedeutet das, dass es BLE- und LoRa-fähige Geräte gibt, die Daten von Tags sammeln und dieselben Geräte sind nun auch in der Lage, diese Informationen über LoRaWAN an ein zentrales LoRa-Gateway weiterzuleiten. Die Reichweite eines einzigen LoRa-Gateways kann problemlos alle bisherigen Zugangspunkte ersetzen, die für eine Indoor-Positionierungs- und Asset-Tracking-Lösung erforderlich sind. BLE- und LoRa-fähige Geräte reduzieren die Notwendigkeit, Änderungen an der bestehenden Infrastruktur vorzunehmen, was wiederum zu geringeren Integrations- und laufenden Kosten führt.

Die Vorteile liegen auf der Hand: Es wird eine größere Reichweite für die Ortung in Innenräumen und die Nachverfolgung von Objekten innerhalb eines Gebäudes zu einem Bruchteil des Preises möglich, der bisher für ein effizientes Indoor-Tracking angefallen wäre.

Hinzu kommt, dass sich ein solches LoRa-Netzwerk vergleichsweise einfach implementieren und erweitern lässt. Es sind dabei unterschiedliche Varianten denkbar, in Abhängigkeit davon, welche Anforderungen an das Netzwerk gestellt werden. Mit einem LoRa-Netzwerk, das immer weiter ausgebaut wird, verringern sich zudem die Latenzzeiten immer weiter und eine stetige Konnektivität wird sichergestellt.

Es soll noch ein weiterer Punkt nicht unerwähnt bleiben: Die Kombination von BLE und LoRaWAN erlaubt außerdem eine sehr präzise Indoor-Navigation. Vor allem in sehr großen Unternehmensgebäuden kann dadurch eine kostengünstige Technologie bereitgestellt werden, die es sowohl Mitarbeitern als auch Besuchern wesentlich erleichtert, sich im Gebäude zurechtzufinden und zuverlässig an die Orte zu gelangen, die für ihre Aufgabe benötigt werden.

Zukunftsaussichten

Die zunehmende Implementierung von BLE- und LoRa-fähigen Geräte wird die Preise von End-to-End-IoT-Lösungen für die Ortung in Innenräumen und das Tracking von Gütern wie Waren oder Fahrzeugen erheblich senken und sie dadurch für viele Unternehmen zu einer attraktiven Option machen. Die benötigte Hardware-Infrastruktur, der Zeitaufwand für die Integration und die Komplexität, die für eine Installation erforderlich sind, verringern sich beachtlich. All diese Faktoren sorgen dafür, dass das kombinierte Indoor-Tracking durch BLE und LoRa in Zukunft eine immer stärkere Verbreitung erfahren wird.