LPWAN vs. LoRaWAN: IoT-Technologien und ihre Verbindung

Der zunehmende Einsatz des IoT in unserer modernen Welt hat den Bedarf an Langstreckenkommunikation in den Mittelpunkt gerückt. Die Langstreckenkommunikation kann schließlich einen riesigen Teil der IoT-Anwendungen für die Industrie und intelligente Städte bedienen. Daher sind LPWAN und LoRaWAN die beiden Schlagworte auf dem Markt. In diesem Artikel werden die Bedeutung, der Unterschied und die Beziehung zwischen beiden Begriffen erläutert.

Was ist ein Low-Power Wide Area Network (LPWAN)?

Low-Power Wide Area Network (LPWAN) ist eine Netzklassifizierung für drahtlose Technologien mit geringem Stromverbrauch, die eine große Reichweite abdecken können. LPWAN-Technologien übertragen im Allgemeinen weniger Daten, da sie hauptsächlich für die Verbindung mit Sensoren und entfernten Knotengeräten verwendet werden.

Es gibt einige verschiedene LPWAN-Technologien, die derzeit auf dem Markt verwendet werden. Ihre einzigartige Datenübertragungsrate, die Frequenz, das lizenzierte Band, der Stromverbrauch und die Kommunikationsreichweite machen sie ideal für verschiedene Anwendungen. LPWAN kann mit Hilfe einer deutlich reduzierten Bandbreite mit geringem Stromverbrauch am weitesten übertragen.

Auf der anderen Seite dieser Vorteile fehlt es dem LPWAN an mehreren Aspekten, wie z. B. häufige Datenübertragung, hohe Datenübertragungsraten und Anwendungen mit geringer Latenz. Daher ist es kein Ersatz für herkömmliche Hochdatentechnologien mit kurzer/mittlerer Reichweite, sondern kann IoT-Anwendungen mit großer Reichweite ergänzen.

Hier sind einige LPWAN-Technologien, die häufig eingesetzt werden:

1. LoRaWAN

LoRaWAN ist eine nicht zelluläre LPWAN-Technologie mit gespreiztem Spektrum, die ein schmales Signal auf einer breiten Frequenz überträgt. Dadurch eignet sich LoRaWAN für Anwendungen im Freien, wo es keine anderen Störungen gibt.

2. NB-IoT

NB-IoT ist das führende zellulare LPWAN, das hohe Bandbreiten und Datenraten mit gesicherter Quality-of-Service bietet. NB-IoT arbeitet in einem lizenzierten Frequenzband und wird in erster Linie für stationäre Geräte verwendet, die in einem großen Bereich ausgelegt sind.

3. Sigfox

Sigfox ist ein proprietäres öffentliches Netzwerk mit einem erweiterten Abdeckungsbereich. Es bietet jedoch die niedrigsten Datenraten, was zu einer höheren Übertragungszeit führt. Es kann täglich und stündlich nur einige Nachrichten senden.

4. LTE-M

LTE-M ist ein weiteres zellulares LPWAN, das auf 3GPP-Standards basiert. LTE-M nutzt die bestehende LTE-Netzinfrastruktur, um eine hocheffiziente Konnektivität und eine erweiterte Abdeckung in Gebäuden und unter der Erde zu ermöglichen.

Was ist LoRaWAN?

LoRaWAN steht für Long-Range Wide Area Network. LoRaWAN ist ein Kommunikationsprotokoll, während die physikalische Schicht als LoRa bezeichnet wird. Es nutzt lizenzfreie Frequenzbänder und kann bis zu 10 km in den ländlichen Teilen einer Stadt abdecken. Unter den LPWAN-Technologien ist LoRaWAN der Spitzenreiter für IoT-Anwendungen in lizenzfreien Frequenzbändern.

Das von der LoRa Alliance definierte LoRaWAN-Protokoll standardisiert die Kommunikation und Systemarchitektur in einem Netzwerk. LoRaWAN gewährleistet eine weitreichende, zuverlässige Kommunikation und zusätzliche Sicherheitsmaßnahmen. Darüber hinaus verfügt die LoRa Alliance über eine Gemeinschaft von 500 Unternehmen, die sich in der IoT-Entwicklung auszeichnen und Innovation und Entwicklung gewährleisten.

LoRaWAN hat das Rennen unter den nicht zellularen LPWAN-Technologien angeführt. Die einfache Netzwerktopologie, die große Reichweite, der niedrige Stromverbrauch und die kostengünstige Hardware machen LoRaWAN zu einer bevorzugten Technologie für Smart Citys und industrielle Anforderungen.

LPWAN vs. LoRaWAN: Was ist der Unterschied?

Beide Begriffe sind sehr ähnlich und vermitteln dasselbe Konzept. Daher ist es für das allgemeine Publikum und die Verbraucher recht einfach, sie als einander zu verwenden. Wie oben beschrieben, sind LPWAN und LoRaWAN jedoch recht unterschiedlich. Mehr dazu hier:

• Der grundlegende Unterschied zwischen beiden besteht darin, dass LPWAN eine Klassifizierung von Technologien mit großer Reichweite und geringem Stromverbrauch ist. LPWAN ist kein drahtloses Kommunikationsprotokoll wie LoRaWAN.
• Reichweite der Kommunikation: LPWAN besteht aus verschiedenen Technologien, die eine Kommunikationsreichweite von 5 km bis 80 km LOS bieten. LoRaWAN, als eine der LPWAN-Technologien, bietet eine Reichweite von 30 km ohne Hindernisse.
• Es wird geschätzt, dass die Marktgröße von LPWAN bis 2027 auf über $80 Milliarden ansteigen wird, wobei LoRaWAN den größten Anteil daran haben wird. Daher werden sowohl LoRaWAN als auch LPWAN ein schnelles Wachstum verzeichnen.
• Der nächste Schlüsselbereich ist der Netzbetreiber für LPWAN vs. LoRaWAn. LPWAN kann mit einer Handvoll von Netzwerken implementiert werden, darunter LoRa, Sigfox, LTE-M und NB-IoT, während LoRa als ein oder mehrere autonome Netzwerke in einem Land eingesetzt werden kann.
• Die Länge der Nutzlast von LPWAN beträgt im Allgemeinen weniger als 12 Byte; LoRaWAN kann jedoch eine Nutzlast von mehr als 100 Byte bieten.

Wichtig ist, dass LoRaWAN eine der LPWAN-Technologien ist. Daher trägt LoRaWAN zu vielen LPWAN-Merkmalen bei, während es die Spezifikationen der anderen Technologien ausklammert.

Was sind die Vorteile von LoRaWAN?

Es ist wichtig zu verstehen, wie LoRaWAN im Vergleich zu den anderen LPWANs abschneidet. Hier sind einige der wichtigsten Vorteile von LoRaWAN:

• Es fallen keine Lizenzkosten an, so dass die neuen Implementierungen einfach sind.
• Im Vergleich zu anderen LPWAN bietet LoRaWAN eine bessere Nutzlast mit einer Größe von 100 Bytes. Sigfox hat eine Nutzlast von 12 Bytes.
• Dank des geringen Stromverbrauchs können die Batterien der Knotengeräte 2 bis 5 Jahre lang halten.
• Offene Technologie mit einer guten Community und Einsatzstandards im Vergleich zu proprietären Sigfox- oder lizenzierten Bändern.
• Deckt eine enorme Bandbreite an Kilometern in verschiedenen Gebieten ab.
• Ein einziges LoRa-Gateway kann sich mit Tausenden von Knotenpunkten über LoRaWAN verbinden, und das Gateway sendet die Daten ins Internet.
• Über LoRaWAN kann das Netzwerk täglich so viele Nachrichten senden, wie es möchte, und dabei die 140 Nachrichten pro Tag von Sigfox überschreiten.
• Geringere Kosten für Bandbreite, Datenrate, Stromverbrauch, Wartung und Konnektivität machen LoRaWAN ideal für groß angelegte Anwendungen,
• Die Mitgliedschaft der führenden Technologieunternehmen in der LoRa Alliance ermöglicht es den besten technologischen Innovationen, zu wachsen und die besten zu sein.

Mehrere Nachteile von LoRaWAN

Hier sind einige der Einschränkungen von LoRaWAN, die für eine IoT-Lösung im Gegensatz zu anderen LPWAN-Lösungen ein Hindernis darstellen können:

• Nicht geeignet für Echtzeitanwendungen, bei denen eine geringe Latenzzeit erforderlich ist. Damit ist es für einige Live-Überwachungsanwendungen ungeeignet.
• Das Wachstum von LPWAN und LoRaWAN kann zu einer großen Anzahl privater Infrastrukturen im privaten Bereich führen.
• Die offene Frequenz von LoRaWAN macht es anfällig für Störungen durch andere Quellen in ähnlichen Frequenzen und reduziert die Datenrate. NB-IoT und LTE-M hingegen nutzen lizenzierte Frequenzen, um dieses Problem zu entschärfen.
• LoRaWAN-Geräte sind hart kodiert, um sich mit einem Netzwerk zu verbinden, und solche hart kodierten Schlüssel machen LoRaWAN ein wenig weniger sicher, aber zugänglich

Zusammenfassung

LoRaWAN erfüllt die Ziele von LPWAN sehr gut. Alle seine Eigenschaften machen LoRaWAN zu einer geeigneten Lösung für industrielle Anwendungen und intelligente Städte. Die Verfügbarkeit bewährter Hardware-, Software- und Cloud-Lösungen macht es einfach, sich im Vergleich zu anderen LPWAN-Technologien auf LoRaWAN zu verlassen. Es ist sicher, dass das Wachstum von LoRaWAN die Popularität von LPWAN in den kommenden Jahren direkt vorantreiben wird.