Das Sigfox-0G-Netz in der Gebäudeautomatisierung

Es gibt eine Vielzahl von Funkstandards, die in der Gebäudeautomatisierung eingesetzt werden. Sie alle haben einen Nachteil: Ihre Reichweite ist deutlich limitierter als die von Weitbereichsfunknetzen wie Sigfox 0G. Kommen die meisten Funkstandards bereits nach wenigen hundert Metern zum erliegen, kann man 0G auch in weitläufigen Liegenschaften, Quartieren und Industriewerken nutzen. Die Reichweite durch Wände hindurch ist in dicht bebauten Städten rund 3 bis 5 km weit, über Land sogar noch deutlich weiter. Selbstverständlich wird diese Reichweite nicht aus tiefsten Kellern heraus erreicht. Aber das ist bei keinem der Funksysteme für die Gebäudeautomation anders. Bei dicken Stahlbetonwänden und Decken geht die Übertragungskapazität selbstverständlich bei allen Funklösungen zurück. Aber das Niveau, von dem aus diese Reichweiten-Limitierung startet, ist um zwei Zehnerpotenzen höher. Ergo hat der Systemintegrator auch deutlich weniger Arbeit bei der Prüfung, ob Installationen ohne Repeater auskommen oder nicht.

Durch den globalen Ausbau ist das Sigfox-0G-Netz einfach schon da, sodass man es auch ohne jegliche Installationskosten nutzen kann.
Foto: Ake1150sb | Dreamstime.com

Verfügbarkeit macht den Unterschied

Auch in der Art der Bereitstellung der Infrastruktur unterscheidet sich das Sigfox-0G-Netz, denn es ist einfach schon da. Bundesweit hat die einfache Netzabdeckung für Outdoor-Applikationen bereits über 86 % erreicht. Die Indoor-Abdeckung liegt ebenfalls weit über 50 %. Zudem kann man in Regionen, die noch keine Abdeckung haben, das Netz entweder selbst mit einer Sigfox-„Base Station Micro“ für 400 € selbst ausbauen oder mit dem Netzbetreiber den Ausbau zur Abdeckung großer Liegenschaften besprechen, denn letztlich brauch er auch Standorte für seine Antennen, die er in der Regel auch immer bei großen Liegenschaftsbetreibern findet. Es können als auch schnell Win-Win-Situationen entstehen. Das macht einen riesigen Unterschied, denn Aufbau und Pflege einer Infrastruktur kostet Zeit und Geld. Alternativ kein Netz pflegen zu müssen und 0G-Sensoren einfach zu installieren und die Daten der Sensoren in die Cloud zu streamen, ist deutlich einfacher umzusetzen. Hier unterscheidet sich auch 0G von jedem anderen Netz: Es ist Digitalisierung pur und bildet hieraus auch seinen wesentlichen Nutzen aus. Auch kostet es trotz öffentlichem 0G-Netz, das sich über die Verwaltung von Device-IDs und die Übertragung von Daten dieser Devices finanziert, dennoch nicht die Welt.

Die Reichweite des Funkstandards Sigfox 0G übertrifft die Reichweiten von Funksystemen zur Gebäudeautomatisierung um ein Vielfaches. Entsprechend leistungsfähig ist das Netz dann auch bei möglichen Übertragungslimitierungen. Zudem ist es einfach schon da und bedarf keiner Installation und Pflege.
Quelle: Sigfox

Die Netzanbindung kostet pro Jahr nur rund 1 bis 10 € – abhängig von der Anzahl der Nachrichten, die übertragen werden sollen. Bis zu 140 Nachrichten kann man dabei pro Tag in eine Cloud übersenden und diese Nachrichten dürfen auch nur 12 Byte groß sein. Das ist das Limit, das in den meisten Fällen jedoch ausreicht, denn mit 12 Byte lassen sich 2 hoch 96 unterschiedliche Werte darstellen. Das sind 79 Quadrilliarden unterschiedlicher Zustände. Zur Verdeutlichung: Eine Quadrilliarde ist eine Zahl mit 27 Nullen vor dem Komma! Mit dieser Vielfalt sollte sich jeder Systemzustand hinreichend präzise beschreiben lassen. Selbst komplexe globale GPS-Koordinaten brauchen nur rund 6 Byte, sodass sich die überwachten Gegenstände bei Bedarf auch noch exakt lokalisieren lassen.

Vielfach wird die maximale Kapazität der 12 Bytes aber auch gar nicht benötigt. Ein Facility Manager beispielsweise will oft nur wissen, wie der Verbrauchszählerstand ist, der Klimatechniker will wissen, wann oder ob ein Luftfilter gereinigt und/oder ausgetauscht werden soll. Genau für solche „Mess- und Melde-Aufgaben“ wurde das Sigfox-Netz entwickelt. Dies mit dem Ziel, selbst Dinge anbinden zu können, die man bislang nicht anbinden konnte, weil es zu teuer oder zu energiehungrig war oder weil es nicht global ohne Roaminggebühren genutzt werden konnte. Selbst Briefkästen haben schon einen 0G-Anschluss.

Volle Transparenz beim Stand der Dinge

Die Möglichkeit, selbst einfachste Dinge anzubinden bietet GA-Unternehmen ein immenses Potential, sich volle Transparenz zum Stand der Dinge zu verschaffen. Bereits bei der Erstellung von Gebäuden fängt der Einsatz des neuen 0G-Netzes an. So verfolgt Weber Beton über das Netz seine Ladungsträger für Betonfertigteile, um deren Kreislauf zu optimieren. Auf der Baustelle stehen dann Stromtafeln von Herstellern wie Legrand, die über die Netzanbindung vor Diebstahl geschützt werden. Dadurch, dass man das Netz nicht durch GSM-Sender stören kann, besteht eine hohe Übertragungssicherheit – auch im Falle eines Diebstahls. Durch Ortung lassen sich die Gegenstände dann selbst im Falle eines Diebstahls verfolgen. Über Jahre hinweg sind die Sensoren auch wartungsfrei, denn die Sensoren sind extrem stromsparend. Viele haben Batteriestandzeiten von sieben oder gar zehn Jahren. Das macht autonom eingesetzte Sensorik auch für die Gebäudeautomation interessant, denn solche autonomen Installationen werden so erstmals umsetz- und bezahlbar.

Nur ein 0G-Sensor-Hersteller von vielen

Sigfox 0G-basierte Lösungen wie die vom Hersteller Connected Inventions, deren Vertrieb Sigfox Germany gerade in Deutschland übernommen hat, sind dabei bereits Massenmarkt-erprobt und unter anderem in Lösungen von Firmen wie Leanheat (by Danfoss), Caverion oder Fortum sowie beim finnischen Postservice-Anbieter Posti im Einsatz sind. Zur Messung der Luftreinheit sind auch Partikelsensoren verfügbar, um beispielsweise in OPs die Luftqualität und den Einsatz von Abluft-Technologie zur Dekontamination zu überwachen und zu dokumentieren. Das Portfolio umfasst zudem ein Luftdruckdifferenz-Messgerät, einen Bewegungsmelder und ein Multifunktionsmessgerät zum Anschluss von Sensoren, die mit Pulsfrequenzen oder diskreten Ein/Aus-Schaltungen im Spannungsbereich von 0 bis 10 V und 4 bis 20 mA arbeiten. In manch einem Klimaschacht braucht man nun nicht mehr aufwendige Installationen. Es reicht, den Sensor einfach nur an passender Stelle zu installieren, um beispielsweise Luftdruckdifferenzen zu erfassen.

Effizient sind Sigfox-0G-Sensoren für beispielsweise Temperatur-, Luftqualitäts- und CO₂-Wertüberwachung und die Messung von Luftdruckschwankungen vor allem deshalb, weil ihr Netz bereits verfügbar ist, sie über viele Jahre einen Batteriewechsel brauchen und weltweit ohne Roaminggebühren einsetzbar sind.
Foto: Sigfox

Unterschiedliche Anwendungsbereiche

Große Anwendungsbereiche hat das Sigfox-Netz auch im Bereich von Wasserzählern, die beispielsweise in ganz Antwerpen installiert wurden oder in unterirdischen Versorgungsnetzen der französischen Mittelmeerstadt Antibes oder in Pays de Gex in der Nähe des Genfer Sees. Es gibt auch zahlreiche Lösungen für Gas oder Stromzähler (Submeter). Weitere Anwendungen finden sich bis hin zum Sensor für einen Müllbehälter, dessen Position man überwacht, um sicherzustellen, dass es zur Leerung nach draußen gestellt wurde. Beim Einsatz des Sigfox-Netzes geht es also oft um ganz neue Applikationsfelder, für die man in der Cloud dann ganz neue Services kreieren kann – beispielsweise bedarfsgerecht eskalierende SMS- und E-Mail-Meldeszenarien an den Hausmeister und die Liegenschaftsverwaltung – um beim Beispiel des Müllbehälters zu bleiben. Gleiches gilt für den Fenstersensor. Weiß der Nachtwächter, welche Bürofenster offen gelassen wurden, kann er gezielt die Fenster schließen. Kennt der Heizungsbauer den Zustand der Umwälzpumpe, kann er seine Wartungsarbeiten noch vor dem Ausfall der Pumpe ausführen.

Sucht man unter partners.sigfox.com nach dem Schlagwort „Building“, findet man über 111 Lösungen. Dies ganz ohne die Suche nach spezifischen Sensor-Funktionen.
Bild: Sigfox

Es ergeben sich also zahlreiche neue Applikationen und bereits heute schon eine breite Auswahl an Lösungen unterschiedlicher Hersteller, die man unter partners.sigfox.com findet. Sucht man hier nach dem Schlagwort „Building“, findet man aktuell 111 Lösungen. Dies ganz ohne die Suche nach spezifischen Einzel-Funktionen, wie Temperatursensoren, bei denen der Hersteller ja nicht zwingend Building eingetragen haben muss. Viele dieser Angebote sind bereits fertige Lösungsplattformen, die man direkt beim Anwender einsetzen kann. Es gibt aber auch ein breites Portfolio an potentiellen Hardware-, Edge- und Cloud-Logik-Entwicklungspartnern für OEM, bei deren Auswahl Sigfox Germany auch gerne beratend zur Seite steht, damit sie mit ihren Ideen schneller ans Ziel kommen. Kunden können sich so voll auf ihre Kernkompetenzen konzentrieren und die Digitalisierung einem Team von Experten überlassen.