Laufzeitangaben bei IoT Sensoren

Die Laufzeitangaben bei LPWAN Sensoren schwanken sehr stark, deshalb ist hier für den Benutzer Vorsicht geboten. Viele Laufzeitberechnungen beziehen sich auf den optimalen Empfang des Sensors oder auf ein niedriges Mess- bzw. Sendeintervall. So ist es für den Endanwender meistens schwer, eine realistische Laufzeitabschätzung bei anderen Rahmenbedingungen anzugeben. Dies führt häufig zu vorzeitigen Ausfällen der Sensoren und Enttäuschung beim Kunden.

Ein weiterer wesentlicher Punkt bei der Beurteilung der Laufzeit sind die Umgebungstemperaturen des Sensors im Betrieb. Falls Primärzellen mit geringer Pulsbelastbarkeit vorgesehen sind, kann dies zu einer erheblichen Laufzeitreduzierung der Sensoren führen. Dies ist besonders bei Temperaturen unter 0°C von großer Bedeutung.

Zusätzlich entscheidet auch die Antennenperformance über die Laufzeit eines IoT-Sensors. Bei schwächerem Empfang ist eine höhere Leistungsaufnahme notwendig, um die gleiche Reichweite zu erzielen.

Einführung von Tabellen

Wir haben uns dieser Herausforderung angenommen und führen Laufzeittabellen für alle unsere Sensoren ein, um unseren Kunden möglichst transparente Angaben hinsichtlich der Lebensdauer bereitzustellen. Diese beschreiben die berechnete Lebensdauer in Abhängigkeit von Mess- und Sendeintervall unter Einbeziehung der Selbstentladung der Batterie. Zudem geben wir die Werte konservativ an und rechnen mit mittlerem Empfang bei NB-IoT bis schlechtem Empfang bei LoRa. Je nach Einstellung des Sensors kann der Anwender sich so ein schnelles Bild machen, wie lange der Sensor im Feld funktioniert. Wir verwenden ausschließlich Zellen namhafter Hersteller, die für höhere Pulse auch bei niedrigen Temperaturen ausgelegt sind. Dadurch können wir auch bei Umgebungsbedingungen mit geringen Temperaturen einen langen Betrieb unserer Sensoren ermöglichen.

Folgende Annahmen werden festgelegt.

Parameter Wert
Anzahl der Messungen 48/Tag
Anzahl der Batterien 2
Annahme Empfang LoRa SF12

Mit Hilfe dieser Parameter werden die Laufzeiten der Sensoren in Abhängigkeit von Sendeintervall berechnet. Da der Sensor während eines Uplinks die größte Leistungsaufnahme hat, hängt die Laufzeit eines Sensors maßgeblich von den Sendeintervallen ab. Für eine genaue Abschätzung fließen natürlich weitere Faktoren, wie z.B. Temperatur und Umgebungsbedingungen ein, die von uns in den Tabellen berücksichtigt wurden. Die folgende Tabelle zeigt die Laufzeiten exemplarisch für den Apollon-Q Sensor:

Anzahl der Sendungen/Tag 48 24 12 6 2 1
Laufzeit LoRa in Jahren (unconfirmed) 5 7 10 12 12 15
Laufzeit NB-IoT in Jahren 2 3 5 7,5 10,5 13

Zusätzlich zu den Tabellen werden wir in Kürze ein Online Tool zur Laufzeitenberechnung bereitstellen, um für die individuellen Anforderungen unserer Kunden seriöse Laufzeit vorhersagen zu treffen. Mithilfe einer übersichtlichen Eingabemaske lassen sich die Anforderungen definieren, woraus die Laufzeit berechnet werden kann.