Smart City (LoRaWAN)

Ein Ziel von Wirtschaft und Politik ist es, Ideen zur sogenannten Smart City umzusetzen, in denen eine Vielzahl technischer Dinge, Einrichtungen und Dienstleistungen digital vernetzt werden sollen. Damit sollen Abläufe optimiert, Energie und Ressourcen geschont werden. Stichwort: Internet der Dinge (engl. Internet of Things = IoT).

Nehmen wir allerdings zur Kenntnis, dass auch für die „Dinge“, deren Vernetzung und Datenverarbeitung, Ressourcen und Energie gebraucht wird, dann stellt sich die Frage, welche Randbedingungen eingehalten werden müssten, um die genannten Ziele zu erreichen. Im September 2020 hat das Umweltbundesamt seinen Bericht „Energie- und Ressourceneffizienz digitaler Infrastrukturen“ veröffentlicht, in dem konkrete Vorschläge dazu unterbreitet werden.

An erster Stelle der Forderungen steht Datensparsamkeit. Als Begründung für den Mobilfunkausbau und die Einführung von 5G wird aber mit dem genauen Gegenteil geworben. Mit 5G sollen einerseits extrem hohe Datenmengen mit extrem kurzen Verzögerungszeiten übermittelt werden. Andererseits wird mit der 5G-Infrastruktur eine Schnittstelle für das Internet der Dinge angeboten und beworben. Eines der neuen Geschäftsmodelle der Mobilfunkbetreiber, um u. a. die seit Jahren sinkenden Umsatzerlöse und Gewinne im klassischen Mobilfunkgeschäft durch neue Dienstleistungsangebote aufzufangen. Hier besteht also großes Interesse an einem maximalen Ausbau des Angebots, egal wie sinnvoll oder unsinnig die Anwendungen auch sein mögen und was diese für den Energie- und Ressourcenverbrauch bedeuten. Ein Reboundeffekt mit Ansage!

Sinnvolle Anwendungen vernünftig ein- und umsetzen

Um tatsächlich einen Beitrag zum Ressourcen- und Klimaschutz mit dem Internet der Dinge leisten zu können, muss für jede Planung ein ökologischer Fußabdruck erstellt werden und sollten folgende Kriterien bei der Auswahl der eingesetzten Technologie Beachtung finden:

• Vernetzung nur da, wo sie einen positiven Beitrag leisten – volle Kosten-Nutzen-Analyse
• Datensparsamkeit bei Erfassung und Übertragung
• Daten nur so selten wie möglich übertragen
• Datenschutz und volle Kontrolle über die Daten
• strahlungsarme Systeme einsetzen

Eine solche Technologie stellt das Long Range Wide Area Network LoRaWAN dar [37].

LoRaWAN ist von Anfang an darauf ausgelegt, geringe Datenmengen möglichst selten über eine möglichst große Distanz zu übertragen. Der gewählte, niedrige Frequenzbereich schränkt zwar die verfügbare Bandbreite ein, aber dafür erlaubt seine geringe physikalische Dämpfung auch die Signalübertragung von ungünstig gelegenen Orten, z. B. aus Straßenschächten und über große Distanzen, z. B. aus ausgedehnten Wäldern. All dies erfolgt bei einer sehr geringen Leistungsaufnahme, weil die verwendeten Sensoren oft mit Batterien betrieben werden können, die typischerweise mehrere Jahre halten sollen. Diese Technologie ist also darauf ausgelegt, extrem effizient, leistungs- und damit auch strahlungsarm betrieben zu werden. Bei der Vernetzung kommunaler Infrastrukturen sollte diese Option im Vordergrund stehen, bevor mit 5G-Kanonen auf Spatzen geschossen wird.

So müssen sich öffentliche Unterflurmülltonen, Leckageüberwachungsanlagen, Frostwächter oder die städtischen Lastenfahrräder und die Verkehrszähler nur dann melden, wenn sie voll sind, ein Leck erkannt wurde, der Boden tatsächlich einfrieren könnte, die Tagessummenwerte gezählt oder das Rad wieder abgestellt wurde. Die gesammelten Informationen werden über ein sogenanntes Gateway ins Internet übertragen und stehen dann zur Verfügung. Das System ist einfach aufgebaut und kann mit wenig technischer Unterstützung leicht in Eigenregie betrieben werden.

Ursprünglich war das System vor allem für den Uplink von Sensordaten ins Internet ausgelegt. Es kann jedoch auch im Downlink betrieben werden, was allerdings den Energieverbrauch der Endgeräte ansteigen lässt, weil diese dann ebenfalls ständig auf Empfang sein müssen.

LoRaWAN als Alternative

Wenn Funk nicht vermeidbar ist, wenn damit 5G, LTE und WLAN-Belastungen vermieden werden können und die o. g. Kriterien eingehalten werden, halten wir LoRaWAN für eine vertretbare Funktechnologie zur Umsetzung von sinnvollen Ideen zur Smart City. Jedem Nutztier auf der Weide einen LoRaWAN-Sender zur Überwachung um den Hals zu hängen oder dauersendende Verbrauchszähler in den privaten Haushalten damit auszustatten, ist damit nicht gemeint.

Alle relevanten technischen Details zu LoRaWAN:

Ridder, Markus (IMST): IoT – Internet of Things – ganz ohne 5G/Lizenzfreies LoRaWAN – Systemeigenschaften, Signalcha-rakteristik, Emissionen; in: Tagungsband der 10. EMV-Tagung „Energieversorgung und Mobilfunk“, VDB e.V. 17.05.2019 Bergisch Gladbach; S. 85-103; auf CD-ROM; ISBN 978-3-948407-01-8;

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