Transparenz für LoRaWAN-Netze

18.10.2021 – Wie gut ist meine LoRaWAN-Netzabdeckung wirklich? Ist in meiner Trafostation Empfang? Wo existieren aktuell noch Funklöcher und wie gut ist der bereits erschlossene Gateway-Standort? Vor diesen Fragen und noch weiteren Herausforderungen steht heute jedes Stadtwerk, das sich mit dem Betrieb eines LoRaWAN-Netzes beschäftigt.

Fieldtester messen Netzabdeckung

Zur Lösung dieses Problems hat die items GmbH gemeinsam mit den Stadtwerken Osnabrück und den Stadtwerken Solingen die Software Grid Insight: LPWAN entwickelt.

Ziel der Software ist, dem Anwender eine Heatmap der eigenen Stadt bereitzustellen, welche die Netzabdeckung, Netzqualität sowie Funklöcher darstellt. Die notwendigen Messpunkte liefern hierzu speziell entwickelte Fieldtester, die zum Beispiel direkt in die Fahrzeuge der Monteure eingebaut oder den Messdienstleistern mitgegeben werden. Die Fieldtester messen die Empfangsqualität und erkennen Funklöcher. Ebenso ist eine Analyse der Datenpakete je Gateway möglich, um die Qualität der Standorte zu beurteilen. Die Integration der Fieldtester fand über die IoT-Plattform der Stadtwerke statt. Per MQTT-Schnittstelle werden die Daten an das items-Tool weitergeleitet. Für die Anbindung wurde die Lösung niota von Digimondo verwendet, dessen Software die items im eigenen, zertifizierten, kommunalen Rechenzentrum betreibt.

Grid insight LPWAN Stadtwerke Osnabrück Web
Die Stadtwerke Osnabrück nutzen die Software Grid Insight: LPWAN, um mittels einer Heatmap die Netzabdeckung, Netzqualität sowie Funklöcher darstellen zu können. Foto: items GmbH

„Unsere Softwarelösung Grid Insight: LPWAN entstand zusammen mit unseren Kunden auf Basis agiler Softwareentwicklungsmethoden“, so Alexander Sommer, Leiter des Teams Innovation und Transformation bei der items. „Ziel war es von Anfang an, den Kunden bereits in die Entwicklung und die Testphase miteinzubeziehen. Durch das Feedback von insgesamt drei Stadtwerken konnten wir Grid Insight: LPWAN so gestalten und standardisieren, dass nun jedes Stadtwerk unsere Lösung einsetzen kann. Seit Mai können wir nun jedem Kunden Grid Insight: LPWAN anbieten. Es stellt somit eine weitere Komponente in unserer Grid: Insight-Produktreihe dar“, so Alexander Sommer weiter.

Effiziente Entscheidungshilfe

Ein weiterer Vorteil: Durch die Filterung von Messreihen nach dem Spreading-Faktor können Batterielaufzeiten abgeschätzt werden. Selbst der Einfluss von Jahreszeiten auf die Netzqualität lässt sich über die Kombination der Messreihen ablesen.

Für die Stadtwerke Osnabrück zeigte insbesondere die Analyse der Gateways schnell Wirkung. So können die Standorte der einzelnen Gateways parallel eingeblendet und die Messergebnisse isoliert betrachtet werden. „Grid Insight: LPWAN bietet uns zusätzliche Transparenz und Qualität in unserem LoRaWAN-Netz“, so Ingo Lemme, verantwortlich für den Bereich IoT bei der SWO Netz. Ineffiziente Standorte wurden identifiziert, Gateways versetzt und eine höhere Netzabdeckung erreicht. Darüber hinaus muss für den Einsatz von Sensorik in kritischen Infrastrukturen das n-1-Kriterium sichergestellt sein. Dafür steht in der Heatmap ein weiteres Analysewerkzeug zur Beurteilung von Gateways bereit. So können Redundanzen identifiziert werden und über eine interaktive Karte lässt sich analysieren, welche Gateways erreicht wurden.

LoRaWAN-LPWAN-items - Heatmap aus Osnabrück Web
Heatmap zur LoRaWAN-Netzabdeckung in Osnabrück. Bild: items GmbH

In der Testphase überzeugt

Bereits in der Testphase konnte sich Grid Insight: LPWAN bei den Stadtwerken bewähren, wie Sommer berichtet. Durch die Analyse der Gateway-Standorte konnten die Stadtwerke Osnabrück bereits erste Standorte optimieren, um so die Netzabdeckung zu steigern. „Grid Insight: LPWAN bietet uns zusätzliche Transparenz und Qualität in unserem LoRaWAN-Netz. Als Entscheidungshilfe für die weitere Netzverdichtung unterstützt Grid Insight: LPWAN unsere Planung für den weiteren Rollout in der Stadt Osnabrück. Unsere Projekte zur Überwachung von Transformatoren oder Gasdruckregelstationen erhalten so einen zusätzlichen Schub. Aus diesem Grund haben wir uns bereits frühzeitig dazu entscheiden Grid Insight: LPWAN auch über die Testphase hinaus längerfristig bei uns einzusetzen“, erläutert Lemme.

Neben der Analyse von Gateway-Standorten unterstützte Grid Insight: LPWAN ein drittes Stadtwerk bereits im Rahmen der Testphase bei der Vermessung der Indoor-Abdeckung. Hierfür wurde der Fieldtester speziell für den Messdienstleister angepasst, um Indoor-Messreihen zu erheben. Die Analyse der Messreihen unter Berücksichtigung des Spreading-Faktors half dabei, die Qualität der Netzabdeckung in Gebäuden zu analysieren. Bei den Stadtwerken Solingen nutzte man Grid Insight: LPWAN aufgrund der Topologie der Stadt zur Erkennung von Funklöchern.

Weitere Einsatzszenarien

Die Entwicklung von Grid Insight: LPWAN soll aber mit der ersten Version nicht abgeschlossen sein. Vielmehr soll auf Basis der Zusammenarbeit mit den Kunden an weiteren Modulen gearbeitet werden. Neben der Implementierung kleinerer Features stehen als nächste Schritte das Thema Netzsimulation auf Basis der vermessenen Netzabdeckung und die Anbindung bestehender Sensorik an. (pq)

www.itemsnet.de
www.stadtwerke-osnabrueck.de

Share