LoRaWAN – Tür zum Internet der Dinge?

Verwaltung der Zukunft: In einer Kampagne versprechen Sie, die ersten 50 Kommunen, die sich melden, kostenlos mit LoRa-Netzen auszustatten. Wie läuft es denn?

Emmermann: Wir erfahren immense Resonanz auf unsere IoT-Initiative. Insgesamt stehen wir in Nordrhein-Westfalen mit etwa 100 Kommunen im Gespräch. Jeweils weitere 100 Kommunen interessieren sich in Baden-Württemberg und in Hessen für unsere LoRa-Angebote, wo wir ebenfalls Förderprogramme anbieten. In NRW haben wir bereits mit vier Kommunen einen Infrastrukturvertrag abgeschlossen, insgesamt liegen zehn unterschriftsreife Verträge vor, die noch durch die jeweiligen kommunalen Vertretungskörperschaften beschlossen werden müssen. Der Prozess dauert bekanntlich immer ein bisschen.

VdZ: An welche Bedingungen ist Ihr IoT-Förderprogramm geknüpft?

Emmermann: Es ist im Grunde ganz einfach: Die Kommune stellt Unitymedia Gebäude für die Gateways und Strom zur Verfügung. Und wir übernehmen als Dienstleister den Aufbau und Betrieb des Netzes, das aber der jeweiligen Gemeinde, Stadt oder dem Landkreis gehört.  

VdZ: Wie funktioniert ein LoRa-Netz einfach gesagt?

Emmermann: Das Netz besteht aus Endgeräten bzw. Sensoren, die mit Gateways kommunizieren, die wiederum Datenpakete an eine zentrale Backend-Infrastruktur senden. Anwender können sich einfach im System registrieren und ihre Sensoren dort anmelden. Sobald der Sensor durch eine Batterie mit Strom versorgt wird, registriert dies das Backend und transportiert die Daten vom Gateway zu einem vom Kunden angegebenen Endpunkt/Applikation, wo die Datenströme ausgewertet werden können.

VdZ: Mit wem sprechen Sie in den Kommunen?

Emmermann: Oft sind es zuerst die Bürgermeister. Folgegespräche laufen dann meist mit den zuständigen IT-Leitern oder den Digitalisierungsbeauftragten, wenn vorhanden. Wir sind darüber hinaus allerdings ebenso im Gespräch mit regionalen Partner-Unternehmen, weil wir versuchen, die Netze möglichst mit regionaler Unterstützung aufzubauen. Wir selbst konzentrieren uns darauf, Netze zu betreiben – darin sind wir gut! Mit Blick auf die Sensoren-Hardware und die Backend-Infrastruktur arbeiten wir dann mit weiteren Spezialisten zusammen.

VdZ: Welche Möglichkeiten gibt es denn grundsätzlich, im kommunalen Umfeld, Daten zu transportieren? Warum gerade LoRaWAN? 

Emmermann: Im Umfeld des IoT gibt es unterschiedliche technische Möglichkeiten, wie ein Sensor über ein Übertragungsnetz mit einer Datenbank verbunden werden kann. Das Feld der Übertragungstechnik erstreckt sich von 5G bis Bluetooth, mit ganz unterschiedlichen Frequenzen, Reichweiten und entsprechenden infrastrukturellen Notwendigkeiten. Bei der Entscheidung, LoRa-Netzwerke zu errichten, sind für uns drei Faktoren maßgeblich gewesen:

• die Sendeleistung der Gateways und somit eine kostengünstige Installationen des Netzwerkes,
• die Energieeffizienz der Sensoren und somit für den Anwender eine kostengünstige Möglichkeit, Sensoren mit einer Batterielaufzeit von bis zu zehn Jahren auszurollen und
• die einfache Integration von Gateways und Sensoren in ein zentrales Backend-System.

VdZ: Funktioniert das nicht auch einfacher mit WLAN? Immerhin besitzen viele Privathaushalte solche Netze und „Freifunken“ wird künftig wohl als gemeinnützig anerkannt…

Emmermann: WLAN hat, wenn überhaupt, nur eine Reichweite von wenigen hundert Metern. Für ein solches Netz bräuchte es also vielmehr Infrastruktur in Form von Routern. Das bedeutet auch: mehr Anfälligkeit für Störungen. Zudem wäre es weitaus teurer. In einer Untersuchung haben wir festgestellt, dass ein komplett deckendes WLAN-Netz in den hundert größten deutschen Städten einen dreistelligen Millionenbetrag kosten würde. LoRaWAN ist da deutlich günstiger

VdZ: Nun ist 5G in aller Munde – muss ein LoRa-Netz künftig überhaupt noch sein?

Emmermann: Das eine schließt das andere nicht aus, im Gegenteil. Bei LoRa-Netzen handelt es sich um eine komplementäre Technik zu 5G. Während 5G sehr hohe Latenz- und Reaktionsgeschwindigkeiten ermöglicht, liegen die Stärken eines LoRa-Netzwerkes in seiner hohen Reichweite, seiner Energieeffizienz und der einfachen Handhabung, z.B. bei der Integration von Applikationen.

Im Umkehrschluss werden für die 5G Technologie, ähnlich wie bei WLAN, sehr viele Gateways mit Glasfaser-Anschlüssen benötigt. Das kostet weitaus mehr als ein LoRa-Netz, dessen Gateways in dörflichen Umgebungen einen Senderadius von bis zu zehn Kilometern besitzen und im städtischen Umfeld auf bis zu fünf Kilometer kommen. Für die Zukunft gilt es, die Stärken der beiden komplementären Techniken bestmöglich miteinander zu verknüpfen.

VdZ: Und wie ist es um die Sicherheit des Netzes bestellt?

Emmermann: Die Daten werden auf der Funkstrecke zwischen Sensor und Gateway mit einer „128-AES-Verschlüsselung“ codiert. Zudem werden die Daten im Gateway noch einmal verschlüsselt, um so dann in die zentrale Backend-Infrastruktur zu gelangen.

VdZ: Nun haben sich einige Kommunen bereits selbst auf den Weg gemacht, ein eigenes LoRaWAN zu betreiben – was brauchte es, um bundesweit möglichst flächendeckend und schnell LoRa-Netze bereitzustellen?

Emmermann: Verschiedene Netz-Standards erhöhen natürlich den Aufwand für Hersteller von Infrastrukturen für das IoT und Smart Citys. Die Sensoren etwa von intelligenten Straßenlaternen müssen bei unterschiedlichen Software-Standards der Netze immer wieder neu angepasst und auch neue Verträge aufgesetzt werden. Wir integrieren diese unterschiedlichsten Standards und können so die Netze miteinander verbinden. Somit vergrößert sich das LoRa-Netzwerk durch bereits bestehende Netze, als auch mit jetzt neu aufgebauten.