LoRaBridge – Reichweitenerweiterung für kostengünstige drahtlose Sensoren

Einsatz der LoRa Technologie, um die Reichweite von entfernten drahtlosen Sensoren zu verbessern.

Hintergrund und Projektinhalt

Nach dem derzeitigen Stand der Technik können drahtlose Sensoren in zwei Kategorien eingeteilt werden: Lokale und long-range (LPWAN) Sensoren. Smart-Home Sensoren wie Bewegungsmelder sind zum Beispiel lokale Sensoren, während LPWAN-Sensoren beispielsweise bei der Überwachung der Luftqualität zur Anwendung kommen. Für Anwendungsfälle, bei denen Daten von mehreren lokal montierten Sensoren drahtlos über größere Entfernungen übertragen werden müssen, gibt es derzeit keine brauchbare Technologie. In dem vorliegendem Projekt wird eine Lösung über zwei Gateway-Einheiten angestrebt, die gemeinsam eine Datenbrücke bilden, mit der Daten von lokalen Sensoren über größere Entfernungen an einen Server gesendet werden können.

Zielgruppen

Eine Zielgruppe sind Privatpersonen, die gerne Sensoren oder Smarthome-Komponenten im Keller, am Dachboden oder im Außenbereich (z.B., Garten) montieren möchten, aber daran scheitern, dass die Reichweite einer Funkverbindung nicht groß genug, um Daten über solche Distanzen abrufen zu können. Eine zweite Zielgruppe sind österreichische Unternehmen oder Organisationen. Zum Beispiel werden drahtlose Sensoren in der Abfallwirtschaft, um den Füllzustand eines Behälters zu messen, oder in der Weinindustrie zur Temperaturüberwachung eingesetzt. Bei solchen Anwendungen ist die derzeit gebräuchlichste Funktechnologie LoRaWAN, allerdings gibt es Fälle in denen sie nicht praktikabel ist und alternative Lösungen gefragt sind.

Methodik/Funktionsumfang

Eine einfach zu installierende Datenbrücke auf Basis der LoRa-Funktechnologie soll dieReichweite von lokalen Funksensoren deutlich erhöhen. Das System ist so ausgerichtet, dass es möglichst transparent arbeitet und nur minimale Benutzerinteraktionen erfordert. Eine sichere Datenübertragung mit geringen Verzögerungen wird durch den Einsatz von Datenkompression und Verschlüsselung ermöglicht.

Die Open-Source Long-Range Databridge zeichnet sich aus durch….

  • Lokalität: Kann lokal ohne LoRaWAN-Abonnement und Cloud-Zugang betrieben werden.
  • Sicherheit: Kontinuierlich authentifizierte und gut gesicherte Long-RangeFunkverbindung mit Gateway OS/Software mit Gateway OS/Software auf dem Stand der Technik.
  • Flexibilität: Unterstützung für mehrere lokale drahtlose und drahtgebundene Protokolle.
  • Modularität: Unterstützung für weitere Protokolle oder Geräte über Downlink-Parameter Updates.

Ergebnis

Das Hauptergebnis dieses Projektes ist eine Datenbrücke zwischen entfernten und lokalen Gateway-Geräten. Drahtlosen Sensoren können an die Remote-Gateway gekoppelt und die Sensordaten über eine LoRa-Verbindung an das lokale Gateway weitergeleitet werden. Das gesamte System läuft auf gängigen Open-Source-Bibliotheken und kann an verschiedene Bedürfnisse angepasst werden.

In Folgeprojekten können zudem maßgeschneiderte LoRa Datenbrückenlösungen für österreichische Unternehmen entwickelt werden, um deren Business Sensor Use-Cases zu stärken. Damit würde sich die Sichtbarkeit des LoRa-Bridge-Systems und die Bereitschaft es zu verwenden erhöhen. Darüber hinaus wäre es möglich Feedback von Geschäftskunden einzuholen. Erweiterungsmöglichkeiten auf zusätzliche Geräte und andere Funkprotokolle können in Nachfolgeprojekten ebenfalls erprobt werden. Außerdem soll durch Aktivitäten wie Publikationen, Vorträge etc. die Bekanntheit der LoRa Bridge gesteigert werden.

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Researcher
Department Informatik und Security
Arbeitsplatz: B - Campus-Platz 1
T: +43/2742/313 228 692
Finanzierung
Netidee (IPA)
Laufzeit
10.01.2022 – 09.01.2023
Projektstatus
laufend
Beteiligte Institute, Gruppen und Zentren
Forschungsgruppe Secure Societies
Institut für IT Sicherheitsforschung