Wie hilft das Internet of Things, um Güter über lange Zeiträume live zu tracken? Welche Netzwerk-Infrastruktur benötigt das Internet der Dinge, damit auch tief in Gebäuden noch Empfang besteht?
Soll ein Gegenstand im Internet vertreten sein, muss zumindest eine ID übermittelt werden. Das kann auch ganz passiv via Barcode passieren, dann weiß man wenigstens, dass Barcode X Scanner Y zum Zeitpunkt Z passiert hat. Oder man benutzt Logger, die ihre Überwachungsdaten wie Luftfeuchte und Temperatur nur speichern und erst am Zielort ausgelesen werden. Dies dient dann zur Protokollierung. Doch erst wenn Dinge aktiv Daten übertragen können, spricht man vom Internet der Dinge. Und besonders für Frachtstücke ist Echtzeit-Tracking attraktiv, um die Qualität der Lieferkette oder auch das Frachtstück selbst live zu überwachen. Echtzeit-Tracking macht die Lieferkette deutlich transparenter und bringt das Frachtstück ins IoT.
Permanente Ortung via GPS
Modernes Echtzeit-Tracking will natürlich mehr sein als nur ein Protokoll über den Transport. Am besten ermöglicht es eine permanente Ortung via GPS, mit wahlweise noch zusätzlicher Übertragung von Zustandsdaten wie Temperatur, Luftfeuchte etc. All dies sind sehr aufschlussreiche Daten, die aber nur weniger Kilobyte umfassen.
Doch die Datenübertragung findet zumeist über den heute vorhandenen Mobilfunkstandard GSM statt, der für die Übertragung großer Datenmengen wie Bilder und Videos ausgelegt wurde. GSM benötigt sehr viel Energie für die Übertragung, selbst wenn nur wenige Kilobyte übermittelt werden müssen, so wie im Fall der Tracker. Das hat zur Folge, dass Tracker, die via GSM oder gar GPS senden, große Akkus besitzen und Energie nur für lediglich wenige Monate zur Verfügung haben.
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Güter werden deswegen bisher zumeist nur während des globalen Transports in Echtzeit getrackt. Am Zielort verschwinden sie in einem Lager und damit zumeist auch als Ding aus dem IoT, Sie sind zwar noch über einen Barcode passiv in der Verwaltungssoftware vertreten, können aber nicht mehr aktiv ihren Aufenthaltsort oder Lagerzustand mitteilen.
IoT mit Schmalbandnetz
Viel besser wäre ein langfristiges Tracking über Jahre hinweg, das dann auch die Lagerzeiten miteinschließt. Einen solchen Tracker hat das Fraunhofer IML mit der Telekom im gemeinsamen „Telekom Open IoT Lab“ entwickelt. Der sogenannte „Low Cost Tracker“ besitzt eine Akkulaufzeit von zwei Jahren, denn der Akku benötigt nur sehr wenig Energie zum Übertragen der Daten. Gleichzeitig sind seine Anschaffungskosten so niedrig, dass auch ein breiter Einsatz möglich ist. Zudem lassen sich durch die eingebaute Sensorik Bewegungsdaten und Temperatur messen. Die Lokalisierung sorgt für Diebstahlschutz und ein eingebauter Magnetfeldsensor alarmiert per Signal, sobald der Tracker von seinem Objekt entfernt wird.
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Trotz all der eingebauten Technik besitzt der Tracker eine zweijährige Akkulaufzeit. Grund dafür ist das Narrowband IoT (NB‑IoT), über das die Tracking-Daten übertragen werden. Das NB-IoT ist ein Schmalbandnetz, das als Bestandteil des LTE-Standards lizensiert ist. Es nutzt die LPWA‑Technologie (Low Power Wide Area), um die spezifischen Bedürfnisse des Internets der Dinge abzudecken. Denn es ist optimiert für Anwendungen, bei denen kleine Datenmengen sporadisch über lange Zeiträume übertragen werden sollen.
Die meisten Geräte innerhalb des IoT tauschen nämlich sehr kleine Datenmengen aus und senden auch nur ab und zu. Allerdings sind IoT-fähige Geräte auf eine Funkverbindung angewiesen, die auch noch tief in Gebäuden oder unter der Erde stabil ist. Das trifft auf den smarten Stromzähler im Keller genauso zu wie auf den Tracker in einer Kiste in einer riesigen Lagerhalle. Mit der LPWA‑Technologie benötigen Geräte zum Herstellen einer für ihre Zwecke völlig ausreichenden, langsamen, schmalbandigen, aber robusten Funkverbindung nur sehr wenig Strom. Dementsprechend lange können sie mit der Energie ihrer Akkus auskommen.
Wettrennen um den LPWA-Netzausbau
Grundsätzlich befinden sich derzeit mehrere alternative LPWA-Technologien im Rennen um den Netzausbau für das IoT. Neben dem Narrowband-IoT, das Bestandteil des LTE-Netzes ist, gibt es zum Beispiel auch noch den offenen Funkstandard LoRaWAN oder auch alternative Anbieter wie das französische Unternehmen Sigfox, das ein eigenes und von den Mobilfunkbetreibern unabhängiges LPWAN ausbaut.
Wie auch immer das Rennen um eine vollständige Netzabdeckung in Deutschland ausgehen wird, von LPWANs werden wir in Zukunft noch häufiger hören. Denn erst hiermit können die Versprechungen des IoT, egal ob in Form von Smart Cities, Smart Buildings oder eben dem smarten Langzeit-Tracking wahr werden.
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