Den richtigen zweiten Kanal wählen

LTE-Cat M1 und NB1, LoRa oderSigfox: Welche Low-Power-Wide-Area-Funktechnik (LPWA) eignet sich in Zukunft am besten als redundanter Alarmierungskanal für Blaulichtorganisationen mit Sicherheitsaufgaben(BOS)?

Kosten, Funktionen, Zuverlässigkeit, Sicherheit und Quality of Service bei neuen LPWA-Funkstandards

Die modernen Alarmierungssysteme von Blaulichtdiensten (Feuerwehr, Rettungsdienst, Katastrophenschutz) senden ihre Alarme auf dem Pocsag-Netz aus. Ergänzt werden diese oft durch zweiweg-fähige Melder mit integriertem Mobilfunkmodul. Dieses Gerätekonzept, das Swissphone vor rund zehn Jahren erstmals in seine RES.Q- Terminals implementierte, ermöglicht Zusatzfunktionen, die nachweislich für mehr Effizienz und Wirtschaftlichkeit stehen. Dazu gehört vor allem die Möglichkeit, über den Rückkanal eine Empfangsquittung oder den Bereitschaftsstatus an die Einsatzzentrale zurückzusenden, um damit eine gezielte Nachalarmierung zu ermöglichen. Das schafft die technische Voraussetzung für eine ebenso effiziente wie schnelle Mobilisierung der Rettungskräfte. Es erhöht aber auch die Resilienz dank doppelter Übertragung mit anschließender technischer Quittierung und ermöglicht die Erreichbarkeit außerhalb des Einzugsgebietes des Pocsag-Netzes.

Über viele Jahre waren die gängigen
Mobilfunkstandards (GSM, UMTS …) quasi konkurrenzlos. Die im Feld befindlichen Hybridmelder sind daher meist mit SIM-Karten der einschlägigen Anbieter ausgestattet. Die Blaulichtdienste sind mit der Zuverlässigkeit und der Netzabdeckung dieser Lösung zufrieden. Als nachteilig wer- den jedoch die kurze Batterielaufzeit und die laufenden Kosten für die SIM-Karte angesehen. Neue IoT-LPWAN- Alternativen versprechen Abhilfe.

Markt in Bewegung

Diverse lizenzfreie LPWA-Netzprotokolle adressieren heute das Bedürfnis, wenige Daten stromsparend über weite Distanzen zu übermitteln. Sigfox stieg als erste Technik in den Markt ein, LoRaWAN folgte. Diese und weitere Techniken bieten sich als mögliche Rückkanallösungen für die Alarmierung ohne SIM-Karte an. Die klassischen Mobilfunkanbieter kontern im Bereich der IoT-Anwendungen mit neuen, optimierten Kommunikationstechniken auf LTE-Basis, z.B. LTE-Cat NB1 und LTE-Cat M1. Parallel dazu werden die Kosten der SIM-Abonnements reduziert.

Sigfox für unkritische IoT-Sensoranwendungen

Der Sigfox-Standard wurde mit Blick auf einfache IoT-Anwendungen entwickelt, d.h., für viele verteilte Sensoren, die sporadisch sehr kleine Datenpakete zurücksenden. Der Protokollumfang ist mit maximal 12 Byte Nutzerdaten pro Meldung sehr beschränkt (Pocsag: 100 Byte und mehr). Weil das Protokoll stark asymmetrisch ist – Sensoren liefern Daten nur in eine Richtung – ist eine Anwendung wie die Hybridalarmierung faktisch ausgeschlossen. Das bedeutet: Eine gezielte

„Vorwärtsalarmierung“  lässt  sich  mit diesem Protokoll nicht realisieren. Die- se Funktion wird aber insbesondere für (zukünftige) Neuinvestitionen gefordert und bietet große Vorteile.

Weiterhin werden die Sigfox-Daten in Frankreich vom privaten Anbieter zentral gehostet, was aus Sicht der Blaulichtdienste unter dem Aspekt der häufig sensiblen und personenbezogenen Daten unerwünscht ist. Zudem fallen auch da laufende (Abonnement-)Kosten an. Aus diesen Gründen ist, zumindest aus Sicht von Swissphone, Sigfox kein praktikabler Standard für die hybride Alarmierung.

LoRaWAN: Rückmeldefunktion nur mit Einschränkungen

Es gibt inzwischen erste Konzepte, die LoRaWAN als Rückfallkanal vorsehen. Verschiedene Marktteilnehmer sind bestrebt, eigene LoRaWAN-Netze auf- zubauen, um ihre Services unter anderem auch den Rettungskräften anzubieten. Zu welchen Konditionen dies möglich sein wird, muss sich erst zeigen. Allerdings gelten auch für den LoRaWAN-Funkstandard aus Sicht von Swissphone entscheidende Einschränkungen, insbesondere für die Anwendung der hybriden Alarmierung.

Ähnlich wie Sigfox wurde LoRaWAN primär für statische Sensoranwendungen optimiert. Ein geschütztes Funkverfahren macht LoRa robuster gegenüber vorhandenen Störungen und ermöglicht bei sehr tiefer Daten- rate eine hohe Reichweite. Auch limitierte Sicherheitsmerkmale (Verschlüsselung) sind vorgesehen. Typischer- weise stehen pro Meldung für den Nutzer weniger als 51 Byte zur Verfügung.

Die Schwächen für die Rückkanal- und Hybridanwendung zeigen sich erst bei der Detailbetrachtung des LoRaWAN- Protokolls. Im einfachsten und stromsparendsten Fall werden Sensoren in der Geräteklasse A betrieben. Dabei wird der Datenaustausch jedoch immer nur seitens Endgerät gestartet. Der Zeitpunkt ist unkoordiniert, die Kollisionsgefahr hoch. Sollen Endgeräte innerhalb einer für das Netz nütz- lichen Frist adressiert werden können, muss faktisch die Geräteklasse B oder C gewählt werden, was den Strom- verbrauch stark erhöht und je nach Netz gar nicht unterstützt wird. Eine gleichzeitige Adressierung vieler Endgeräte ist nicht oder nur sehr bedingt möglich. Da das Protokoll primär für statische Anwendungen konzipiert wurde, fehlen zudem effiziente Funktionsmechanismen für die robuste und zuverlässige Datenübermittlung von mobilen bzw. portablen Endgeräten wie z.B. Pagern. Müssen Funktionen für die Bestätigung der Aussendung oder die laufende Anpassung von Sendeleistung und Datenrate im Netz koordiniert werden, sinkt der mögliche Durchsatz drastisch bei gleichzeitig stark verringerter Batterielaufzeit der einzelnen Geräte.

Einfache   Rückkanallösungen lassen sich mit LoRaWAN im Einzelfall und mit reduzierten Ansprüchen sicherlich umsetzen. Der robuste und zuverlässige Aufbau einer effizienten Zweiwegkommunikation für die hybride Alarmierung von Blaulichtorganisationen ist mit dem aktuellen LoRaWAN-Protokoll jedoch nicht absehbar.

 

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Über Swissphone Wireless AG

Swissphone steht für die sichere Alarmierung

Die Swissphone-Gruppe ist eine führende, international tätige Anbieterin modernster und zuverlässiger Alarmierungs- und Kommunikationslösungen. Wir fokussieren die gesamte Kette der Alarmierung: Von der Produktion von robusten Pagern für Blaulichtorganisationen über die Konzeption von sicheren Alarmierungsnetzen bis hin zur Entwicklung von innovativen Softwarelösungen für das Ressourcenmanagement. Dabei konzentrieren wir uns seit jeher auf zwei Attribute – auf höchste Qualität und absolute Zuverlässigkeit. Dank des fundierten Know-hows, begründet auf unserer fast 50-jährigen Erfahrung, sind wir ausgewiesene Experten in der Konzeption und im Aufbau von drahtlosen Kommunikationssystemen.

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