5G|SENS – IoT Geräteplattform für viele Anwendungsfälle
- On 10. Mai 2022
Gastbeitrag | exelonix
Der 5G Mobilfunkstandard ist einer der wichtigsten Grundlagen für zukünftige IoT (Internet-of-Things) Lösungen. Derzeitig werden weltweit Mobilfunknetze mit diesem neuen Standard ausgerollt. Erste IoT Geräte mit mMTC (Massive Maschine Type Communication) sind bereits verfügbar als eine Teilapplikation des 5G Mobilfunkstandards. NB-IoT ermöglicht heute schon verteilte Sensorik mit langer Laufzeit und stark verbesserter Netzabdeckung.
Exelonix ist einer der weltweiten Pioniere für 5G-basierte IOT-Sensorlösungen und hat bereits für etliche OEM-Kunden solche Lösungen umgesetzt.
Herausforderungen der IoT Produktentwicklung
Typisch für IOT-Lösungen, ist eine riesige Bandbreite von Use-Cases:
- Track & Trace: Hier steht die Positionsermittlung im Vordergrund. Assets sollen auf Ihren Weg entlang der Lieferketten verfolgbar sein, oft indoor & Outdoor.
- Condition Monitoring: Für diesen Einsatzfall wird Sensorik benötigt. Diese Sensoren sind entweder im Gerät verbaut, extern via Kabel angebunden, oder aber per lokalen Funkverbindungen (Bluetooth) mit dem IoT-Gerät verbunden.
- Alerting: Hier soll das IoT-Gerät auf erkannte Probleme hinweisen und einen Alarm auslösen. Die Grundlage für die Alarmierung können externe oder interne Sensoren sein.
- Remote Control: Hier geht es darum mit Steuersignalen in einen Prozess einzugreifen.
Bei diesen Use Cases sind i.d.R. sehr unterschiedliche Rahmenbedingungen für den Einsatz von IoT-Geräten zu beachten:
- Stromversorgung: Hier sind sowohl der Einsatz mit externer Stromversorgung als auch der Einsatz mit Akku oder Batterien möglich.
- Konnektivität: Einen großen Vorteil gegenüber LoraWAN-Lösung bietet die Mobilfunkanbindung von IoT-Geräten, denn die Netzabdeckung ist i.d.R. größer. Aber nicht überall ist Mobilfunk gleichermaßen verfügbar.
- Einsatzszenarien: IoT-Geräte sind auf Baustellen, in Fahrzeugen gleichfalls im Einsatz, wie in Kellerräumen oder industriellen Umgebungen.
5G|SENS – Die richtige Plattform für viele Anwendungsfälle
Mit dem 5G|SENS bietet Exelonix eine einmalige IoT Geräteplattform für mMTC-Applikationen mit folgenden Features:
- Kompakte und erweiterbare IoT-Hardware, die für eine Vielzahl unterschiedlichster Use-Cases verwendet werden kann
- Sicherheitsfeatures, wie sichere Geräteauthentifizierung, E2E Verschlüsselung der Datenübertragung und Verschlüsselung der Daten auf dem Gerät
- Lange Batterielaufzeit von mehreren Jahren (für entsprechende Use-Cases) durch Verwendung von NB-IoT & Cat-M für die Datenübertragung, sowie umfassendes Sleep Mode Management
- Betriebssicherheit, durch Kontinuierliches Monitoring der Mobilfunknetzwerkqualität
- Zukunftsfähigkeit, durch umfassende Rekonfigurierbarkeit mittels Parametrisierung oder Firmware Updates over the Air (FOTA).
Diese universelle Plattform kann ohne Hardwareänderung für unterschiedliche Applikationen eingesetzt werden. Damit entfallen wiederholte teure Zertifizierungen, und sichern somit kostengünstige Lösungen für unterschiedlichste Use Cases bei gleichzeitiger Batterielaufzeit von bis zu 10 Jahren. Mobilfunknetzbetreiber wie Vodafone und Deutsche Telekom nutzen die 5G|SEN-Platform von Exelonix bereits für diverse Kundenprojekte.
© exelonix
Sechs Sensoren für Temperatur, Luftfeuchtigkeit, Luftdruck, 3D-Beschleunigung, Helligkeit und Standort ermöglichen die Überwachung der Anlagenbedingungen nach den individuellen Bedürfnissen unterschiedlicher Anwendungsfälle.
Mobilfunk bietet eine weltweite Abdeckung, basierend auf den 5G-Standards NB-IoT und Cat-M1. Für Länder ohne diese 3GPP-Netzwerke bietet der 5G|SENS GPRS als Fallback.
Der 5G|SENS bietet durch die Low-Power-Technologie eine lange Batterielaufzeit von bis zu 5 Jahren. Für eine solche lange Batterielaufzeit stehen entsprechend vorkonfigurierte Energiesparmodi zur Verfügung. Den 5G|SENS gibt es zudem als Batterie- oder mit einem Akkuversion.
Die Remote-Konfiguration des 5G|SENS ermöglicht es, die Gerätesoftware (Python) an die individuellen Bedürfnisse des praktischen Anwendungsfalls anzupassen. Zusätzlich gibt zwei Möglichkeiten, externe Sensoren an 5G SENS anzuschließen: Einerseits über Bluetooth Low Energy (BLE) oder über 4 GPIO-Ports, die einfach über ein spezielles USB-C-Kabel zugänglich sind.
Typische Anwendungsfälle
Aus der Vielzahl von IoT-Einsatzgebieten sollen hier drei Use-Cases für den 5G|SENS kurz vorgestellt werden:
IoT-Use-Case 1: Energieversorgung
Störungen in Mittelspannungs-Verteilnetzen und ihren Ortsnetzstationen werden in der Regel über Kurz- und Erdschlussanzeiger geortet. Je schneller das passiert, umso besser, denn dann kann die Stromversorgung rasch wiederhergestellt werden. Aber was, wenn der Netzausfall in eher entlegenen ländlichen Regionen geschieht? Und bereits die Anfahrt der Betriebsmonteure Zeit kostet? Die Lösung heißt Fernüberwachung mittels 5G|SENS. Sie verhindert aufwendige Fehlersuchen und Kontrollfahrten: durch die IOT-Lösung von Exelonix ist es inzwischen möglich, hier fast punktgenau eine Störung aufzuspüren – um ihre Folgen für die Netzkunden dank klarer Datenlage so rasch wie möglich zu minimieren und zu beheben.
Weitere Information auf dem Blog von ED-Netze: https://blog.ednetze.de/richtig-spannend-fehlersuche-4-0-im-netz/
IoT-Use-Case 2: Gebäudemanagement
Laub auf einem Flachdach kann dazu führen, dass der Regen schwerer abläuft und deshalb das Dach durch das stehende Wasser gefährdet ist (Dachlast, Dichtheit, …). Das Roofguard Laubsieb der Firma Fleck sorgt dafür, dass das der Ablauf selbstständig von Laub befreit wird und mit FLECK connect Status-Meldungen direkt vom Dach sendet, bevor Gefahr für das Dach besteht. Der 5G|SENS ist Bestandteil des Produkts und sorgt dafür, dass der ROOFGUARD bei einer kritischen Wasseranstauhöhe auf dem Flachdach von etwa 60 mm auslöst und eine Benachrichtigung an das Gebäudemanagement sendet.
Produktwebsite des Roofguards: https://fleck-dach.de/produkte/roofguard-mit-fleck-connect/
IoT-Use-Case 3: Asset Tracking
Der Vodafone IoT Tracker ist eine Plattform, die verschiedene Tracking-Lösungen zusammenführt und deren Nutzung in nur einem Portal ermöglicht. Mit dem Assets & Products Tracker 5G|SENS haben die Nutzer jederzeit volle Transparenz über den aktuellen Aufenthaltsort- und zustand Ihrer beweglichen Güter (z.B. Container, Bauzäune oder Maschinen). Außerdem bekommen Sie eine Benachrichtigung per E-Mail, sobald sich Ihre Güter aus der von Ihnen vorher definierten Geo-Zone bewegen. So können die Kunden Verluste, Diebstähle und Sachbeschädigungen frühzeitig erkennen und ggf. vermeiden. Im Portal können Sie mit dem Vodafone IoT Tracker auf wertvolle Daten und Statistiken zugreifen.
Produktwebsite von Vodafone: https://www.vodafone.de/business/loesungen/iot-tracker.html
Fazit
Sicher haben auch Sie individuelle IOT-Anwendungsfälle in den Bereichen:
- Track & Trace:
- Condition Monitoring
- Alerting
- Remote Control
Wir freuen uns mit Ihnen dazu ins Gespräch zu kommen, ob wir diese Use-Cases auch mit unserer 5G|SENS Platform umsetzen können.
Weiterführende Informationen
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Luisa Göhler
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