In diesem Artikel:
Einführung
Drahtlose Sensornetzwerke revolutionieren die Art und Weise, wie wir die Welt um uns herum überwachen und mit ihr interagieren. LoRaWAN-Netze, eine Art drahtloses Sensornetz, sind zum De-facto-Standard im unlizenzierten Spektrum geworden, um Geräte über große Entfernungen mit minimalem Stromverbrauch zu verbinden. Damit eignet sich LoRaWAN perfekt für das Internet der Dinge (IoT), insbesondere für Außenanwendungen wie intelligente Zähler, Umweltüberwachung und zahlreiche andere Anwendungen.
Der LoRa/LoRaWAN-Standard
Eine Schlüsselkomponente in der Architektur von Silvanet ist der etablierte LoRa/LoRaWAN-Standard, ein Eckpfeiler der Langstreckenkommunikation, der ausdrücklich für IoT-Anwendungsfälle entwickelt wurde. Entwickelt und lizenziert von Semtech (ein früher Investor von Dryad) entwickelt und lizenziert, hat sich das LoRa-Ökosystem seit seiner Gründung im Jahr 2012 gut entwickelt und umfasst heute über 176 zertifizierte Geräte, darunter Chipsätze, Module, Sensoren und Gateways. Diese Vielfalt, die von der unabhängigen, gemeinnützigen LoRa-Allianzunterstützt wird, sorgt für eine große Auswahl an interoperablen Komponenten für den Aufbau von Lösungen mit mehreren Anbietern.
LoRa wird in verschiedenen Regionen im unlizenzierten Spektrum betrieben (868 MHz in Europa, 915 MHz in den USA und Australien und 433 MHz in Asien) und ermöglicht private Netzwerke ohne Frequenzlizenzen oder regulatorische Gebühren. Dieser Aspekt ist von entscheidender Bedeutung, da er die Betriebskosten senkt und die Bereitstellung für unsere Kunden vereinfacht.
Warum LoRa für Dryad's Silvanet Suite?
Nach einer Bewertung der verfügbaren Netzwerkstandards und -protokolle erwies sich LoRa/LoRaWAN als die beste Wahl für die spezifischen Anforderungen unserer Kunden:
LoRa bietet unvergleichliche Vorteile für die drahtlose Kommunikation mit großer Reichweite und niedrigem Energieverbrauch und gehört zu den Klassenbesten in der LPWAN-Kategorie.
Das LoRaWAN-Protokoll unterstützt wichtige Funktionen wie FUOTA (Firmware Updates Over The Air), die für die Begrenzung der Wartungskosten und die Gewährleistung der Langlebigkeit und Zuverlässigkeit von Sensornetzen unerlässlich sind.
LoRa arbeitet im unlizenzierten Spektrum, was niedrige Betriebskosten ermöglicht und potenziell kostspielige Servicegebühren vermeidet, die bei anderen LPWAN-Netztechnologien anfallen, die auf lizenzierte Frequenzen angewiesen sind, die hauptsächlich Mobilfunkbetreibern gehören.
Das ausgereifte LoRaWAN-Protokoll und das stabile Ökosystem eignen sich perfekt für die von uns angestrebten Anwendungsfälle, insbesondere im Hinblick auf die für forstwirtschaftliche Anwendungen erforderliche Langlebigkeit.
Durch die Nutzung eines großen und dynamischen Ökosystems steht den Kunden eine große Auswahl an LoRaWAN-kompatiblen Sensoren und Netzwerkkomponenten zur Verfügung, die die Entwicklung maßgeschneiderter Lösungen für eine Reihe ökologischer und umweltpolitischer Herausforderungen ermöglichen, wie z. B. die Überwachung des Zustands von Wäldern und der Artenvielfalt oder sogar die Überprüfung von Emissionszertifikaten.
Durch die Nutzung von LoRaWAN kann Dryad's Silvanet zur allgemeinen Netzwerkinfrastruktur des Waldes werden und so buchstäblich das "Internet der Bäume" aufbauen. Silvanet kann die Grundlage für proaktive Waldbewirtschaftungsanwendungen legen, wie z.B. die Unterstützung bei der Früherkennung von Schädlingen, Krankheiten und den Auswirkungen des Klimawandels. Dieser Ansatz könnte nicht nur die Widerstandsfähigkeit und Nachhaltigkeit von Waldökosystemen verbessern, sondern auch wichtige Informationen für Erhaltungsmaßnahmen und politische Entscheidungen liefern.
Das LoRa Mesh-Netzwerk
Auf Dryad bringen wir LoRaWAN-Netzwerke mit Silvanet noch weiter voran und erweitern den LoRaWAN-Standard mit unserer eigenen LoRa-Mesh-Implementierung. Aber was bedeutet das? Lassen Sie uns die Begriffe genau definieren und die Unterschiede herausarbeiten:
LoRa: Steht für 'Lange Reichweite'. LoRa ist eine drahtlose Technologie, die von SemtechSie ist bekannt für ihre Fähigkeit, Daten über große Entfernungen (z. B. mehrere Kilometer) zu übertragen und dabei sehr wenig Batteriestrom zu verbrauchen.
LoRaWAN: Steht für 'Long Range Wide Area Network'. Aufbauend auf LoRa definiert der Industriestandard LoRaWAN ein Protokoll, mit dem Sensoren, Gateways und Netzwerkserver miteinander kommunizieren können. LoRaWAN spezifiziert eine sternförmige Netzwerktopologie, bei der ein zentraler Netzwerkserver mehrere Gateways verwaltet, die ihrerseits die Kommunikation mit den Sensoren in einer Single-Hop-Netzwerktopologie abwickeln.
LoRaWAN-Relais: LoRaWAN-Relay ist eine neue Ergänzung des LoRaWAN-Standards, die es LoRaWAN-Geräten ermöglicht, mit Gateways zu kommunizieren, indem sie ein Relais-Gerät verwenden, das als Single-Hop-Brücke zwischen dem Endgerät und dem Gateway fungiert.
Maschennetz: Im Gegensatz zu herkömmlichen "sternförmigen" Netzwerken wie LoRaWAN, bei denen die Geräte über eine einzige Verbindung zu Gateways verbunden sind, ist ein Mesh-Netzwerk wie ein Netz aufgebaut. Die Geräte kommunizieren miteinander und leiten Daten über mehrere Geräte im Netzwerk weiter. Multi-Hop-Mesh-Netzwerke bieten Redundanz und erweitern die Reichweite über das hinaus, was ein Single-Hop-Netzwerk erreichen könnte.
Durch die Erweiterung des LoRaWAN-Standards um Mesh-Netzwerke erhalten Netzwerke eine unglaubliche Reichweite (ideal für abgelegene Wälder, Naturschutzgebiete oder Katastrophengebiete), eine erhöhte Ausfallsicherheit (Knoten können Daten umleiten, wenn einer ausfällt) und die Flexibilität, mit wachsenden Anforderungen problemlos zu skalieren.
Der Dryad Ansatz für drahtlose Mesh-Netzwerke
DryadDer innovative Ansatz von LoRaWAN besteht darin, den LoRaWAN-Standard durch eine eigene LoRa-Mesh-Netzwerk-Implementierung zu erweitern und gleichzeitig die Kompatibilität mit dem LoRaWAN-Industriestandard zu wahren. Unsere zum Patent angemeldeten Silvanet Gateways zeichnen sich aus mehreren Gründen aus:
Erweiterte Reichweite: Herkömmliche LoRa-Gateways haben ihre Grenzen - sie können die Netzwerkabdeckung nicht über einen einzelnen Hop (ca. 10 km) hinaus ausdehnen, was sie für ausgedehnte Waldgebiete ungeeignet macht, in denen oft keine Mobilfunkabdeckung besteht. Unsere Silvanet Mesh Gateways ermöglichen eine groß angelegte Netzwerkerweiterung mit einer Multi-Hop-Netzwerkarchitektur.
KompatibilitätDie Silvanet Gateways sind sowohl mit den Sensoren als auch mit dem Netzwerkserver kompatibel mit dem Industriestandard LoRaWAN. Dies bedeutet, dass unmodifizierte Sensoren von Drittanbietern an der erweiterten Abdeckung des Multi-Hop-Mesh-Netzwerks teilnehmen und davon profitieren können.
Die Silvanet Gateways sind für den Betrieb an den entlegensten Orten konzipiert und verfügen über spezielle Funktionen, die diesen anspruchsvollen Anforderungen gerecht werden:
Solarbetrieben: Im Gegensatz zu den meisten bestehenden LoRaWAN-Gateways werden Silvanet Mesh und Border Gateways mit Solarstrom betrieben. Das bedeutet, dass sie selbst an den entlegensten Orten netzunabhängig eingesetzt werden können.
Energie effizient: Die Gateways sind so konzipiert, dass sie so wenig Strom wie möglich verbrauchen und auch in teilweise schattigen Umgebungen, z. B. in Wäldern, an Bäumen angebracht werden können.
Unverwüstlich: Die Silvanet Gateways wurden für einen wartungsfreien Betrieb von mehr als 10 Jahren in der rauen Umgebung des Waldes entwickelt und bieten Widerstandsfähigkeitsmerkmale wie IP67.
Sicher: Die Silvanet Gateways verwenden Superkondensatoren anstelle von Batterien, wodurch die potenzielle Brandgefahr, die Temperaturprobleme und die begrenzten Aufladezyklen von Lithium-Ionen-Batterien vermieden werden.
DryadLoRaWAN Mesh in Aktion
Die wahre Stärke der Mesh-Technologie von Dryad liegt in ihren praktischen Anwendungen. Hier ein kleiner Einblick, wie Silvanet die Bekämpfung von Waldbränden auf der ganzen Welt verändern wird:
Dryad hat sich mit Vodafone zusammengetan, um ein KI-gesteuertes System zur Erkennung von Waldbränden in Andalusien, Spanien, zu installieren. Dieses Projekt demonstriert die Skalierbarkeit unseres LoRaWAN-Mesh-Netzwerks. Es kann große Waldgebiete abdecken und Frühwarnungen ausgeben, um diese artenreiche Region vor verheerenden Bränden zu schützen.
Die sizilianische Stadt Castelbuono hat Silvanet Sensoren integriert, um ihre Brandbekämpfungsmaßnahmen zu unterstützen. Das LoRaWAN-Netz ermöglicht die Echtzeitüberwachung kritischer brandgefährdeter Gebiete. Diese Daten ermöglichen es den örtlichen Feuerwehren, fundiertere Entscheidungen zu treffen und schnell auf potenzielle Bedrohungen zu reagieren.
CAL FIRE (California Department of Forestry and Fire Protection), ein führendes Unternehmen im Bereich der Waldbrandbekämpfung, testete das System Dryad' Silvanet . Dieses Pilotprojekt hat gezeigt, dass das Netz Waldbrände deutlich schneller als herkömmliche Methoden erkennen kann, wodurch sich die Reaktionszeiten verkürzen und die mit unkontrollierten Bränden verbundenen Kosten und Verwüstungen möglicherweise verringert werden.
Im Dezember 2023 entdeckte das System Dryad' Silvanet ein kleines, nicht genehmigtes Feuer in einem libanesischen Wald. Die weitreichenden Kommunikationsmöglichkeiten des Netzes sorgten dafür, dass der Alarm die Behörden schnell erreichte, was ein schnelles Eingreifen ermöglichte und das Risiko eines größeren, unkontrollierten Waldbrandes minderte.
Schlussfolgerung
DryadDer innovative Ansatz des Unternehmens bei der Nutzung des LoRaWAN-Potenzials und dessen Erweiterung durch die firmeneigene Mesh-Technologie bedeutet einen entscheidenden Fortschritt bei der Anbindung entlegener Gebiete, insbesondere in kritischen Sektoren wie Forstwirtschaft und Naturschutz.
Die hervorgehobenen Beispiele zeigen nur einige Möglichkeiten auf, wie das LoRaWAN-Mesh-Netzwerk von Dryad das Management von Waldbränden weltweit revolutioniert. Unser Engagement für kontinuierliche Innovation verspricht noch umfassendere Anwendungen und Fortschritte, die die Zukunft der Waldüberwachung und des Umweltschutzes für die kommenden Jahre prägen werden.