Low-Power-WAN in der Industrie LPWAN: Schon verbreitet oder noch am Anfang?

Die Industrial-Wireless-Router der Serie „NB800 EcoRouter“ von NetModule  unterstützen auf Anfrage LoRa, Sigfox und 6LoWPAN.
Die Industrial-Wireless-Router der Serie „NB800 EcoRouter“ von NetModule unterstützen auf Anfrage LoRa, Sigfox und 6LoWPAN.

Gegenüber anderen Datenübertragungstechniken hat LPWAN in Industrie-Anwendungen spezifische Vor- und Nachteile. Aber welche? Und welche Vor- und Nachteile haben die diversen LPWAN-Techniken untereinander? Wie verbreitet sind sie derzeit in der Industrie? Sechs Experten aus der Branche informieren.

Markt&Technik: Welche Vor- und Nachteile hat LPWAN in bestimmten Industrie-Anwendungen gegenüber anderen drahtlosen und drahtgebundenen Kommunikationstechniken, die ebenfalls für diese Anwendungen in Frage kämen?

Jürgen Kern, NetModule: Die Kosten und der Energieverbrauch von LPWAN sind gering. So lassen sich die Sensoren mit Batterien ausstatten, was die Anwendungen kostengünstig macht. Typische Anwendungen für LPWAN sind Ortungsdienste („wo befinden sich meine Anlagen/Geräte/Fahrzeuge“). Nachteile sind die geringe Bandbreite und die meist fehlende Infrastruktur.

Klaus-Dieter Walter, SSV Software Systems: Ein Vergleich der Vor- und Nachteile zwischen LPWAN und drahtgebundenen Alternativen, wie etwa RS-485 und M-Bus, ist meines Erachtens relativ schwierig und auch nur von bedingter Aussagekraft. Der größte LPWAN-Vorteil „Man benötigt kein Kabel“ ist in der Praxis auch gleich das primäre Problem und somit ein Nachteil. Bei einer Funkverbindung ist das Medium unsichtbar. Um Reichweite und Störgrößen einzuschätzen, braucht man erfahrene Experten und teilweise teure Messgeräte. Ein zweiadriges Kabel kann praktisch jeder verlegen, und die Reichweite lässt sich gut abschätzen. Die Sache mit den Störgrößen ist aber hin und wieder auch bei Kabelverbindungen problematisch.

Viel einfacher lässt sich LPWAN mit anderen Funktechnologien vergleichen. Da wären als LPWAN-Vorteile die große Reichweite zur nächsten Basisstation, die relativ gute Durchdringung von Mauerwerk und der geringe Stromverbrauch pro Datenpaket und die damit verbundene Eignung für den Batteriebetrieb zu nennen. Wichtige Nachteile sind die geringe Bandbreite, die Notwendigkeit einer speziellen Infrastruktur und – nicht zu unterschätzen – das schwer überschaubare Angebot konkurrierender LPWAN-Technologien, von denen sich sicherlich nicht alle erfolgreich im Markt behaupten werden. Die recht geringe Verbreitung von LPWAN-Ingenieurwissen ist ein weiteres Problem. Wenn Sie beispielsweise jemanden suchen, der sich mit Weightless-P auskennt, ist das nicht so einfach.

Werner Niehaus, Unitronic: Es ist schwierig, diese Frage allgemein zu beantworten. Jeder Anwendungsfall ist spezifisch und unter Kosten-Nutzen-Gesichtspunkten zu betrachten. Welcher Datendurchsatz muss gewährleistet sein, welche Coverage (Durchdringung) ist nötig, mit welchem Leistungsverbrauch muss ich kalkulieren (z.B. Batteriebetrieb), wie gestaltet sich meine Kosten-Nutzen-Analyse? Aus all diesen Gesichtspunkten ergeben sich die Randbedingungen, aus denen das Für und Wider der Nutzung einer bestimmten Übertragungstechnologie abgeleitet werden sollte.

Stefan Zimmermann, comtac: LPWAN ist preisgünstig, zuverlässig und wirtschaftlich – in der Einrichtung wie im Betrieb. Wo immer die Grenzen der Technologie (maximale Datenrate, Reaktionszeit) keine Rolle spielen und keine vorhandene Verkabelung nutzbar ist, kann LPWAN als Lösung die erste Wahl sein.

Dr. Erik Lins, m2m Germany: Mobilfunk hat beispielsweise den Vorteil, dass er praktisch überall funktioniert und man keine (neue) Infrastruktur im Sinne von WiFi-Gateways aufbauen muss. Ein Nachteil sind laufende Kosten für die Datenübertragung. Außerdem gehen die übertragenen Daten über das Internet und wieder zurück ins Unternehmen, was gegebenenfalls Sicherheitsrisiken birgt oder Fragen des Datenschutzes aufwirft, wenn es sich um personenbezogene Daten handelt. Dies gilt nicht für LoRa: Hier muss man eine eigene Infrastruktur aufbauen, und es laufen keinerlei Daten über das Internet. Ebenso entstehen keine laufenden Kosten für Datenübertragung, und die Daten bleiben im Unternehmen.

Aurelius Wosylus, Sigfox: Bezogen auf Sigfox sind schnell folgende Vorteile genannt: stromsparend und kostengünstig; keine Roaming-Themen oder -Kosten; robust gegen Jamming, also Störungen der Funkübertragung, was besonders wichtig in rauen industriellen Umgebungen ist. Zudem ist der Stromverbrauch eher vorhersagbar, was die Batteriedimensionierung vereinfacht. Redundanzen im Sende- und Empfang von Nachrichten führen ferner zu hoher Skalierbarkeit bei einer großen Anzahl von sendenden Devices. Nicht zu vernachlässigen ist auch der globale Netzansatz: Egal wo sich ein Device befindet und ein Sigfox-Netz besteht, werden die Nachrichten in einer Cloud vorgehalten. Für Sonderanforderungen oder für Gebiete, in denen vorerst kein Netzausbau vorgesehen ist – in kleineren Tälern, im Untertagebergbau oder bei der Seefahrt – stellt Sigfox über den CaaS-Dienst (Connectivity as a Service) auch spezielle Antennen bereit, für die nur geringe Jahresentgelte anfallen.

Welche Vor- und Nachteile haben die diversen LPWAN-Protokolle wie LoRaWAN, Sigfox, NarrowBand-IoT, Weightless-P oder LTE-M untereinander für Industrie-Anwendungen?

Jürgen Kern, NetModule: LoRaWAN und Sigfox haben einen geringen Datendurchsatz; Sigfox ist zudem nicht offen und zwingt den Nutzer dazu, auf einen Netzbetreiber zurückzugreifen. Sigfox-Lösungen sind daher tendenziell teurer. Alle Lösungen auf Basis von Mobiltechnologien (LTE-M, LTE-NB) haben dagegen einen höheren Datendurchsatz, aber auch einen höheren Energieverbrauch. Sie sind heutzutage kostengünstig verfügbar.