Low-Power-Wide-Area-Funktechniken

Wer gewinnt das Rennen?

23. Juni 2022, 14:44 Uhr | Uwe Scholz
Comtac
Welche LPWAN-Technologie ist die beste? Letztendlich kommt es auf die Anwendung an.
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NB-IoT, LoRa, Mioty, 450 MHz – oder doch 5G? Um herauszufinden, welche Funktechnologie zur Datenübertragung die beste ist, werden meist technische Kriterien wie Reichweite, Datenrate oder Leistungsbedarf verglichen. comtac dagegen stellt nicht die Technologie, sondern die Anwendung ins Zentrum.

Wenn es bei der drahtlosen Datenkommunikation im IoT nicht um minimale, gesicherte Antwortzeiten und maximale Bandbreiten – und damit die Domänen des 5G-Mobilfunkstandards – geht, richten sich die Blicke auf LPWAN-Funktechniken (Low Power Wide Area Network), die mittlerweile in diversen Varianten verfügbar sind. NB-IoT, LoRa, Mioty und Konsorten zeichnen sich durch lange Reichweiten und gute Gebäudedurchdringung bei geringem Energiebedarf aus. Das macht die Netze zu einem Schlüsselfaktor für die Digitalisierung und das IoT für Städte, Stadtwerke sowie Ver- und Entsorgungsbetriebe. Doch nicht nur in Smart-City-Anwendungen, sondern auch für Condition Monitoring im kommerziell-industriellen Umfeld spielen LPWANs als IoT-Funktechniken ihre Stärken aus. Für viele potenzielle Anwender wirft dies unweigerlich die Frage nach dem »richtigen« Netz auf.

Was interessiert mich als Anwender?

Hier ist es Zeit für einen »Spoileralarm«: Die eingesetzte Technologie ist im Grunde völlig uninteressant. Das eine, richtige Netz gibt es nicht – nur das für den jeweiligen Anwendungsfall am besten geeignete.

Entscheidend ist vielmehr die Aufgabe, die funktional und im verfügbaren Kostenrahmen gelöst werden soll und zur eigentlich relevanten Frage führt: Wann, wo und unter welchen Rahmenbedingungen sind IoT-Anwendungen für Städte, Stadtwerke sowie Ver- und Entsorgungsbetriebe sinnvoll?

Das IoT kann seine Vorteile gegenüber konventioneller Fernwirktechnik immer dann ausspielen, wenn Prozesse optimiert werden sollen. Dies lässt sich durch die Sammlung zusätzlicher Messdaten und Informationen mittels neuer Sensoren oder die Verknüpfung vorhandener Daten aus unterschiedlichen Quellen erreichen.
Ein lohnender Business Case entsteht dennoch erst, wenn sich die Investitionen in zusätzliche Sensoren und deren Anbindung ans IoT in Grenzen halten. Das erfordert eine effiziente Installation, die im Idealfall ohne die Verlegung von Kabeln auskommt – was nur mit batteriebetriebenen und funknetzfähigen Sensoreinheiten möglich ist. Die Kombination von niedrigen Stückkosten, Stromnetz-unabhängigem Betrieb und Fähigkeit zur drahtlosen Datenkommunikation führt fast zwangsläufig zu Low Power Devices für eines der entsprechenden Low-Power-Netzwerke.

Kostenseitig ist auch der Aufwand für die Errichtung der Netzwerkinfrastruktur zu berücksichtigen. Dabei ist entscheidend, wie viele Gateways (Basisstationen) notwendig sind, um alle installierten Sensoren zu erreichen. Je mehr Sensoren pro Gateway, desto geringer die anteiligen Kosten der Infrastruktur pro Sensor. Die Kosten für ein Gateway sind meist um ein Vielfaches höher als die für einen Sensor. Bei den laufenden Kosten ist ferner die Häufigkeit des Batteriewechsels ebenso zu berücksichtigen wie die allgemeinen Nutzungs- und Unterhaltungskosten des Netzes.
Wer kein eigenes Netz aufbauen kann oder will, ist ohnehin auf die vor Ort öffentlich zugänglichen Netze festgelegt.

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Uwe Scholz, comtac: »Das eine, richtige Netz gibt es nicht – nur das für den jeweiligen Anwendungsfall am besten geeignete.«
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NB-IoT vom Provider

In Deutschland schon vielerorts verfügbar und weiter auf dem Vormarsch ist NB-IoT, das eine Erweiterung der vorhandenen LTE-Netze darstellt und von großen Mobilfunkbetreibern angeboten wird. Die NB-IoT-Technologie ermöglicht eine hohe Zahl von Sensoren pro Basisstation sowie eine lange Reichweite und gute Gebäudedurchdringung. Die Hardwarekosten für NB-IoT-Sensoren und auch deren Stromverbräuche sind allerdings höher als bei LoRa und Mioty. Die im Gegenzug höhere mögliche Datenrate ist für IoT-Applikationen meist nicht erforderlich, solange man keine schnellen Over-The-Air Firmware Updates plant. Erfahrungsgemäß lassen sich bei einem Roll-out von Sensoren die allermeisten problemlos erreichen – aber eben nur die allermeisten. Oft bleiben einzelne Sensorstandorte, die man nicht verlagern kann (etwa bei Wasserzählern) und auch mit besseren Antennen nicht ans Netz anbinden kann. In diesem Fall bleibt nur die Hoffnung, dass der Netzprovider zusätzliche Basisstationen errichtet. Ein weiterer Punkt ist, dass Skaleneffekte durch mehr Sensoren kaum greifen – der Provider lebt schließlich vom Umsatz, den jeder einzelne Sensor generiert. Schließlich funktionieren Sensoreinheiten in NB-IoT-Netzen nur mit SIM-Karten, was einen Providerwechsel umständlich macht.

NB-IoT ist folglich vor allem dann attraktiv – und auch alternativlos, sofern man von der Exotenlösung Sigfox absieht –, wenn man mit den Nachteilen leben kann und keine eigene Netzinfrastruktur aufbauen oder unterhalten will.


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