Ein Netz, viele Ortungsoptionen Geolokalisierung mit Sigfox

Redakteur: Jürgen Schreier

Zur Hannover Messe legt Sigfox einen Schwerpunkt auf die Präsentation der Ortungsoptionen, die Kunden mit der 0G-Netz nutzen können. Die Ultraschmalbandtechnologie unterstützt mehrere Technologien, inklusive der netzeigenen Ortung, die extrem stromsparend für die Devices ist. Man muss das Netz aber zunächst nur als Verbindungsglied zum Internet der Dinge verstehen, über das man Daten unterschiedlichster Ortungslösungen übertragen kann.

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Für die grobe Ortung eines Gegenstands (etwa eines Containers), der von X nach Y transportiert wird, kommt es nicht auf einen Kilometer an. Entscheidend ist zu wissen, dass der Gegenstand transportiert wird und ob er auf seiner vorgesehenen Route bleibt bzw. sich in definierten Zonen aufhält.
Für die grobe Ortung eines Gegenstands (etwa eines Containers), der von X nach Y transportiert wird, kommt es nicht auf einen Kilometer an. Entscheidend ist zu wissen, dass der Gegenstand transportiert wird und ob er auf seiner vorgesehenen Route bleibt bzw. sich in definierten Zonen aufhält.
(Bild: Pixabay / CC0 )

Die wohl bekannteste Form der Ortung ist die satellitengestützte Ortung. Kombiniert man Sensoren für die unterschiedlichen globalen Navigationssatellitensysteme (GNSS) wie GPS, GLONASS, Galileo und/oder beides mit der Sigfox-Netzanbindung, hat man einen IoT-angebundenen Tracker, in dem das Sigfox-Netz zur Anbindung von Devices an das Internet der Dinge (IoT) dient. Diese Ortung über GNSS ist bis auf den Meter genau.

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Das Sigfox-Netz bietet aber auch alternative Ortungs-Services, da die Satelliten-Ortung zwar sehr genau ist, aber auch vergleichsweise viel Strom für den Ortungsprozess verbraucht. Dennoch gibt es eine Vielzahl von sehr attraktiven GNSS basierten Trackinglösungen, die Daten über das Sigfox-Netz und die zentrale Sigfox-Cloud an Kunden-Apps senden. Sie alle bestechen neben dem Ortungs-Service vor allem durch eine besonders energieeffiziente und kostengünstige Datenübermittlung sowie das einfache Management der Tracker ohne SIM-Karten und ohne Roamingkosten.

Geolokalisierung über WLAN-Ortung

Diese Argumente gelten auch für alle weiteren Ortungsdienste, die der IoT-Netzwerkbetreiber Sigfox zum Bestandteil seines Leistungsangebots gemacht hat. So nutzt Sigfox eine Datenbank von weltweiten WLAN-Einwahlknotenpunkten und deren Positionsdaten. Hat ein Sigfox-Device einen WLAN-Sensor integriert, kann es die SSIDs dieser Knotenpunkte übertragen. Aus dem Abgleich mit der Datenbank kann dann der Standort des Sigfox-Devices bestimmt werden. Abhängig von der Anzahl der vorhandenen WLAN-Stationen liegt hier die Positionsgenauigkeit zwischen 30 und ca. 300 m, entsprechend der jeweiligen WLAN-Reichweite.

Durch zusätzliche Informationen, wie beispielsweise mehrere WLAN Knoten, Signalstärkenvergleich und KI-Algorithmen kann die Ortung dieses Sigfox-Services sogar noch genauer sein. Stationäre WLAN-Knoten sind allerdings mandatorisch, mobile WLAN-SSIDs können im Sigfox-Device bereits ausgefiltert werden. Das System funktioniert also nur dort, wo sich WLAN-Access-Points befinden: In Dörfern und Städten, an Raststätten auf der Autobahn, an Bahnhöfen, in WLAN vernetzten Lagerhallen. Wo die Ortung über WLAN jedoch nicht funktioniert ist das sprichwörtlich freie Feld, wo in der Regel keine festen WLAN-Einwahlpunkte installiert sind. Hier muss sich das Ortungsgerät der dritten Ortungsoption von Sigfox behelfen.

Sigfox-Devices brauchen zur Ortung keine weitere Sensorik

Die Option Drei ist die Ortung alleine durch das Sigfox-Netz, die wie die WLAN-Ortung auch im Indoor-Bereich funktioniert, da das Sigfox-Signal ein hohes Linkbudget auf einem ultraschmalen Band im niedrigen 868 Frequenzbereich verwendet. Jedes Sigfox-Device wird bei dieser Ortung durch die empfangenden Basisstationen lokalisiert und diese Lokalisierung stellt Sigfox auch für Geolokalisierungsfunktionen zur Verfügung.

Bei dieser Ortung muss das Sigfox-Device überhaupt keine eigene weitere Sensorik integriert haben, was erneut Kosten und Strom spart. Dennoch ist diese Ortung über diesen Sigfox-Service recht genau. Die Genauigkeit variiert in Abhängigkeit von der Dichte der Sigfox-Basisstationen. In Städten mit beispielsweise Funkmasten, die alle sechs bis zehn Kilometer installiert werden, weil das Signal rund drei bis fünf Kilometer durch Häuser hindurch reicht, ist sie bis zu einem Kilometer genau. Auch hier kann die Ortungsgenauigkeit durch den netzinternen Einsatz Künstlicher Intelligenz bei der internen Signalauswertung noch höher liegen.

Für eine grobe Ortung eines Gegenstands, der beispielsweise von München nach Hamburg transportiert wird, kommt es aber auch nicht auf einen Kilometer an. Entscheidend ist zu wissen, dass das Device transportiert wird und ob es auf seiner vorgesehenen Route bleibt bzw. in definierten Zonen aufhält. Stellt man sich beliebiges Diebesgut vor, reichen diese Daten auch aus, um über Ringfahndung zum Erfolg zu kommen und die Beute wieder dingfest zu machen.

Mit diesem letzteren Service namens Sigfox Atlas kann man dann IoT angebundene Geräte schaffen, deren Lebensdauer viele Jahre (bis zu zehn Jahren, abhängig von der Umgebungstemperatur und Anzahl übertragener Nachrichten) erreicht oder die über Energie-Harvesting Batterie unabhängig betrieben werden können. Technisch möglich wird dies, weil zusätzliche Sensorik nicht erforderlich ist und der Sendevorgang eines sehr energiesparenden „Hallo“-Pings, dessen Datenvolumen unter einem Byte liegt, kaum Strom verbraucht und gleichzeitig für die Lokalisierung genutzt wird. Die übrige Zeit verbringt die Elektronik der Sigfox-Devices im Tiefschlaf und verbraucht quasi keinen Strom.

Geolokalisierung über die Sigfox-Bubble

Diese drei Ortungsmöglichkeiten kann man optional auch mit dem neuen Landmarkendienst von Sigfox kombinieren, der mit denen von Beacons vergleichbar ist: die die Sigfox Bubble. Sie kann überall installiert werden. Bei der Installation werden die Geodaten der Bubble in der Sigfox-Cloud erfasst. Einmal in Betrieb genommen sendet die Sigfox Bubble konstant ein Signal aus, das von jedem Sigfox-Bubble-fähigem Sigfox-Device erfasst werden kann. Sendet das Device dann die Kennung der Bubble in die Sigfox Cloud, weiß man, wo sich das Device befindet.

Diese Kombination eignet sich vor allem für Devices mit WLAN- oder reiner Sigfox-Netz Ortung, da man eine Bubble recht genau einstellen kann, aktuell auf einen Radius von ca. 1 bis 15 Meter. Zukünftig sind bis zu 100 Meter geplant. "Ziel erreicht" oder "Standort verlassen" Informationen lassen sich so ebenfalls ohne zusätzliche Sensorik umsetzen genauso wie Informationen "Sigfox-Bubble-Radius niemals erreicht".

Einzig die Signallogik, die das Device auch zur Bidirektionalen Kommunikation braucht, muss Sigfox Bubble unterstützen. Es sind also die aktuell verfügbaren drei Services "WLAN-Ortung", "Netz-Ortung" und "Bubble-Ortung", die die Sigfox Ortung neben der GNSS-Ortung einzigartig machen zusammen mit den besonderen Nutzwerten des Sigfox-Netzes, die gegenüber anderen Übertragungsnetzen einzigartig sind.

Ortung per Sigfox - energieeffizient und kostensparend

Alle Sigfox-Lokalisierungslösungen für Tracker und jedwede Devices zeichnen sich nämlich dadurch aus, dass sie sehr energiesparend und kostengünstig in der Übertragung der Daten an das IoT sind. Der Energiespareffekt wird dadurch erzielt, dass Sigfox-Tracker aller Art ihre Daten einfach aussenden. Alle Sigfox-Basisstationen im Umfeld des Trackers empfangen die Signale und leiten sie an die zentrale Sigfox-Cloud weiter. Es braucht also – anders als bei Mobilfunknetzen – keinen energetisch aufwendigen Verbindungsaufbau zu einem spezifischen Funkmast und die Übertragung ist in der Regel auch schneller abgeschlossen, da die Übertragungssicherheit (QoS) durch die Kombination von Frequenzsprungverfahren des Ultraschmalbandsignals sowie einer Übertragungsredundanz (x3) erzeugt wird.

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Man stelle sich das Sigfox-Signal dabei wie drei Pfiffe wechselnder Frequenz vor, die nur mit Hunderttausende Euro teurem Equipment gestört werden könnte, während man Mobilfunk- und 2,4 GHz-Netze mit einfachster Technik stören könnte. Eine wichtige Eigenschaft des Netzes, die übrigens auch im Katastrophenfall bei Ausfall der Mobilfunknetze funktioniert.

Die IoT-Anbindung ist zudem extrem günstig, weil nur 12 Byte pro Nachricht und 144 Nachrichten pro Tag in Richtung IoT zugelassen sind. Die Übertragungskosten, die der Netzbetreiber erhebt, liegen zwischen einem Euro und acht Euro pro Jahr – und das bei weltweitem Einsatz ohne jegliche Roaminggebühren. Diese Kosten muss der Nutzer auch nicht an den Netzbetreiber abführen. Er kauft sein Device beim Hersteller und nutzt den Service des Herstellers gegen das Entgelt, das er dafür verlangt.

Der Hersteller des Devices rechnet mit dem Netzbetreiber ab. Das reduziert den Aufwand für Endkunden erheblich. Auch diese Eigenschaft macht das Sigfox-Netz einzigartig.

Das Sigfox-Partnernetzwerk bietet die passende Lösung

Passende Trackinglösungen findet man online unter partners.sigfox.com oder auf dem Sigfox-Stand auf der Hannover Messe (Halle 6 Stand H43). Das Angebotsportfolio der Mitaussteller auf unserem Stand reicht von applikationsfertigen Lösungsplattformen für spezifische Aufgaben bis hin zur Technologieplattformen, wie sie führende Halbleiterhersteller anbieten.

So stellt sich Woodmark als Partner für Big Data & Analytics vor, Blackbox Solutions liefert smarte Tracking-Lösung für Logistikprozesse, Telemecanique Sensors zeigt den Cloud Sensor XIOT, der Daten direkt in die Cloud sendet, h2n bietet Komplettlösungen für Industrie 4.0, Infrastruktur und Logistik aus einer Hand und STMicroelectronics zeigt Development-Kits mit kompletten Softwarelösungen von ST.

Dies sind aber nur fünf Anbieter von weltweit mehr als 116 Anbietern von smarten Tracking-Lösungen, die man unter partners.sigfox.com finden kann. Ein wichtiger Erfolgsfaktor eines IoT Projektes ist ein solide Projektdefinition, daher empfiehlt Sigfox, das Projekt direkt mit dem Netzbetreiber zu besprechen, denn das Unternehmen bietet die Erfahrungswerte der weltweit durchgeführten Projekte als Beratungsgrundlage an. Ein Grund mehr, auf dem Messestand von Sigfox vorbeizuschauen.

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