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Research

Wide area wireless networking for agricultural use cases: LoRaWAN and NB-IoT for Underground Sensors in Precision Farming

By February 25, 2020September 25th, 2023No Comments

Wide area wireless networking for agricultural use cases: LoRaWAN and NB-IoT for Underground Sensors in Precision Farming

Weitverkehrsfunk-Vernetzung für landwirtschaftliche Anwendungsfälle: LoRaWAN und NB-IoT für Unterflursensoren im Precision Farming

Abstract (English below)

Dieser Beitrag vergleicht die Nutzbarkeit der Funkstandards Narrowband-IoT (NB-IoT) und Long Range Wide Area Network (LoRaWAN) zur Datenübertragung von Sensoren, die in den Boden eingebracht sind. Zur Messung der Empfangsqualität wurde jeweils ein mit den Funktechnologien ausgestattetes Sensorboard in Tiefen von bis zu 60 cm in eine landwirtschaftliche Fläche eingebracht und wieder mit Erdreich bedeckt. Dabei wurden Signalstärke (RSSI) und Signal-Rausch-Abstand (SNR) ermittelt. Die Ergebnisse zeigen, dass sowohl NB-IoT als auch LoRaWAN eine ausreichende Bodendurchdringung besitzen und damit eine zuverlässige Kommunikation mit Bodensensoren ermöglichen. Die Auswahl kann abhängig von der Komplexität des Anwendungsszenarios und dem Kostenaufwand erfolgen. Kombiniert mit einer energieeffizienten Elektronik und passender Bodensensorik sind bei vertretbarem Kostenrahmen neue Einsatzgebiete für Precision-Farming erschließbar.

Abstract (Translated with Deepl)

This paper compares the usability of the Narrowband-IoT (NB-IoT) and Long Range Wide Area Network (LoRaWAN) radio standards for data transmission from sensors embedded in soil. To measure the reception quality, a sensor board equipped with each of the radio technologies was inserted into an agricultural area at depths of up to 60 cm and covered again with soil. Signal strength (RSSI) and signal-to-noise ratio (SNR) were determined. The results show that both NB-IoT and LoRaWAN have sufficient ground penetration to provide reliable communication with ground sensors. The choice can be made depending on the complexity of the application scenario and the cost. Combined with energy-efficient electronics and suitable ground sensors, new areas of application for precision farming can be developed at a reasonable cost.

Publication Gesellschaft für Informatik e.V.

Citation Haverkamp, Maximilian; Grunwald, Alexander; Westerkamp, Clemens; Schaarschmidt, Marco (2020): Weitverkehrsfunk-Vernetzung für landwirtschaftliche Anwendungsfälle: LoRaWAN und NB-IoT für Unterflursensoren im Precision Farming. 40. GIL-Jahrestagung, Digitalisierung für Mensch, Umwelt und Tier. Bonn: Gesellschaft für Informatik e.V.. PISSN: 1617-5468. ISBN: 978-3-88579-693-0. pp. 97-102. Weihenstephan, Freising. 17.-18. Februar 2020

URL https://dl.gi.de/items/478a684a-dea2-43c9-a3b8-f59b2b5a4469

Date February 2020

Access Report

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