Sensor-to-Cloud-Kommunikation

Sigfox. Das bessere LoRa?

Sigfox ist ein neues Low Power Wide Area Network (LPWAN) und speziell auf kleine Datenpakete ausgelegt. Es ist zudem für einen äußerst stromsparenden Betrieb ausgelegt.

Bild: Sigfox Germany GmbH

Wenn ein Smart Meter beispielsweise täglich drei Nachrichten verschicken würde, reicht eine 2,5Ah fassende Batterie aus, um das Sendegerät 20 Jahre lang zu speisen. Ideale Voraussetzungen also auch für Lösungen, die man an bestehendes Equipment anbringen will. Sigfox nutzt den weltweit freigegebenen Ultra Schmalband Funkfrequenz-bereich – 868,13 bis 869,525MHz in Deutschland – der keine Verbindungskosten kennt und von jedermann genutzt werden kann. Dieser Frequenzbereich gehört zum ISM (Industrial Scientific Medical) Band und die Regularien sind hier besonders strikt. ISM-basiertes Equipment darf nicht mit anderen RF-Geräten in diesem Band interferieren. Konsequenterweise kann man Sigfox in und an Verbrauchszählern einsetzen und Sigfox-Devices stören diese auch nicht. Die Reichweite einer einzelnen Basisstation, die bis zu 1Mio. Sensoren verwalten kann, beträgt 3 bis 5km in Ballungszentren und 30 bis 50km in ländlichen Gebieten. Über See sind sogar bis zu 1.000km Reichweite möglich. Für eine sichere Datenübermittlung ist die Kommunikation durch Anti-Relay, Nachrichtenscrambling und Sequenzierung nach höchsten Sicherheitsstandards geschützt.

Vorteile

Im Vergleich zu anderen LPWAN-Vernetzungsmethoden bietet Sigfox einige Komfort- und Kostenvorteile: So wird global eine einheitliche, für jedes Sigfox-Device offen zugängige Infrastruktur bereitgestellt, die alle nutzen können. Anwender müssen also nicht in eine eigene Infrastruktur investieren oder auf zusätzliche Serviceanbieter mit einer weiteren Kostenebene zurückgreifen. Auch wird die Verbindung nur für die Datenübermittlung aufgebaut, sodass es nicht erforderlich ist, die Netzwerkverbindung dauerhaft aufrecht zu erhalten, was jede Menge Energie spart. Zudem liegt Sigfox auch bei den Kosten pro Knoten im Spitzenfeld. Die jüngst vorgestellten Ultra-Lowcost  IoTModule, die Sigfox gemeinsam mit seinem Partnernetzwerk umgesetzt hat, sind in Europa bereits für 2US$ erhältlich.

Applikationsfelder und Lösungen

Einsetzen kann man das Sigfox Netz für nahezu jede, auch bidirektionale Sensorto-Cloud-Kommunikation, bei der nicht gerade Videostreams zu übertragen sind. Bei der Verbrauchskostenabrechnung von Gaszählern und Strom-Submetern lassen sich wertvolle Kosteneinsparungen nicht nur dadurch erzielen, dass auch alte Zähler nicht mehr vor Ort abgelesen werden müssen. Es können Liegenschaftsbetreiber auch vergleichsweise kostengünstig neue Services entwickelt werden, wie beispielsweise Prepaid-Tarife. Lösungen, um bestehendes Zähler-Equipment zu integrieren, gibt es bereits applikationsfertig und im internationalen Feldeinsatz bewährt. Der Cobalt Pulsei von Connit ist beispielsweise ein einfaches, autonomes System für die Ferngasmessung. Das Gerät verwandelt Gaszähler mit Pulsgebern (integriert oder gekoppelt) in aktiv kommunizierende Zähler. Es ist möglich, den Verbrauch zuverlässig zu überwachen und im Falle einer Anomalie können auch Nachrichten abgesetzt werden. Der BelSenso FM420 von Fluida kann jeden Stromzähler anbinden, der eine Zählscheibe hat oder elektronisch arbeitet. Die Messung erfolgt optisch mit einer Auflösung von entweder bis zu zehn LED-Flashes oder bis zu 5 Umdrehungen pro Sekunde. Der Webthing AMRii ist ein Zähler für Elektrizität, Gas, Wasser, Wärme oder Solar, der sogar Prepaid-Verfahren abwickeln kann. Hierzu bietet er Relais zum Schalten von Strom oder Ventilen und kann Zähler über Modbus RS485/ RS232 anbinden. Er kann auch über zwei gepulste Eingänge Legacy-Zähler anbinden, die keine serielle Kommunikation bieten. Ein Angebot, mit dem man das Sigfox-Netz in einem Pilotprojekt mit nur einem einzigen Zähler testen kann.

Der aktuelle Sigfox-Ausbaustatus kann unter https://www.sigfox.com/en/coverage eingesehen werden. (Bild: Bild: Sigfox Germany GmbH)

Cloud-Integration

Je nach Lösungsanbieter gibt es auch die passende Software für die Cloud, die mitunter auch als SaaS bereitgestellt wird, sodass man schnell innovative Lösungen in die Tat umsetzen kann. Auch die Azure Cloud von Microsoft unterstützt Sigfox nativ, sodass Entwickler auf ein Environment für die Bereitstellung neuer Smart Meter Applikationen zurückgreifen können. Optional gibt es für die Device-Entwicklung auch Open Source Lösungen und sogar Freemium Angebote – also IP, die kostenlos für die Entwicklung genutzt werden kann und die erst dann Geld kostet, wenn man in Serie geht. Eine große Spielwiese daher auch für Zähler-, Pumpen- und sonstige Devices fertigende  Unternehmen im Bereich des technischen Facility-Managements und der Verbrauchskostenabrechnung, um Sigfox testen zu können. Hervorzuheben ist hier nochmals, dass keine eigene Netzwerkinfrastruktur benötigt wird. Einen Sigfox-befähigten Zähler braucht man also nur anzuschließen und in der Web-Applikation anzumelden und schon ist er ‘drin‘.
Schnell mal sehen, wie es funktioniert? Wer vorab ganz ohne Elektronikentwicklung die Vorteile und das Funktionsprinzip von Sigfox austesten will, der kann Sens’it als applikationsfertiges Testsystem bestellen. Mit ihm lassen sich binnen weniger Minuten Vorbereitungszeit unterschiedlichste Sensordaten von jedem beliebigen Ort der Welt, Netzabdeckung vorausgesetzt, ins Web übertragen und Push-Nachrichten direkt aufs Smartphone und über Email, SMS, Twitter, Facebook oder IFTTT’s Maker Channel versenden. Der Sigfox Class 0 zertifizierte smarte Multisensor Sens’it ist für Umgebungstemperaturen von -20°C bis 55°C ausgelegt und kann ohne eigene Funkinfrastruktur und ohne Abo-Kosten von überall Daten aus z.B. Gebäuden, Fabriken, Kühlhäusern oder Fahrzeugen übermitteln. Die per micro-USB aufladbare LiPo Batterie ermöglicht einen autarken Betrieb von bis zu drei Monaten bei stündlicher Wertübermittlung. Anwendern stehen sieben verschiedene Betriebsarten zur Verfügung.

 

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