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Das Missing Link für IoT

Low-Power-WAN - welche Technik wird das Rennen machen?

1. April 2016, 11:44 Uhr | Heinz Arnold

LoRa-Funktechnik auf dem Microchip-Messestand der embedded world

Einige Start-ups wie SigFoxs und IC-Firmen wie Semtech sind vorgeprescht, um eine Lücke zu besetzen, die die Großen bisher nicht beachtet haben: Low-Power-WAN (LPWAN). Jetzt stürzen sich auch die Telekommunikationsfirmen auf dieses Thema. Können sie den Vorsprung der Kleinen einholen?

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Um einfache M2M-Kommunikation zu betreiben und die Dinge ins Internet einzubinden, stehen zahlreiche drahtlose Kommunikationsmöglichkeiten zur Verfügung. Sie alle weisen aber gewisse Nachteile auf. So ist die Kommunikation über Mobilfunknetze teuer. Wenn keine hohen Datenraten gefordert sind, schießt man damit also mit Kanonen auf Spatzen. Häufig schaffen auch WiFi, ZigBee oder Bluetooth keine Abhilfe. Erstens sind sie nur für die Überbrückung relativ kurzer Distanzen ausgelegt und zweitens in ihrer Durchdringung in Gebäuden limitiert. Drittens sind sie energiehungrig. Für potenzielle Einsätze in weiten Bereichen des IoT-Marktes, wo es auf eine lange Batterielebenszeit ankommt, ist der Energiehunger im wahrsten Sinne des Wortes tödlich.

Bisher fehlte also eine Kommunikationstechnik, die für relativ geringe Datenraten ausgelegt ist, wenig Leistung aufnimmt, dafür aber über weite Entfernungen eine verlässliche Kommunikation zu vielen Hunderten Endpunkten erlaubt - und das zu einem günstigen Preis. Eine solche Technik würde den existierenden Mobilfunk und die übrigen Funkstandards ergänzen. Die Telekommunikationsunternehmen schienen bisher eher weniger daran interessiert zu sein, diese Lücke zu füllen - verdienten sie doch mit ihren M2M-Angeboten auf Basis des herkömmlichen Mobilfunks recht gut.

345 Mio. LPWAN-Connections bis 2020

So ist es vor allem einigen Start-ups zu verdanken, dass es heute einige Techniken gibt, die die oben genannten Bedingungen erfüllen. Über das letzte Jahr fand dieses Thema unter dem Oberbegriff Low-Power-Wide-Area-Networks (LPWAN) auch zunehmend in der breiteren Öffentlichkeit Beachtung. Laut Machina Research bestanden Ende 2015 rund 23 Millionen LPWAN-Verbindungen. Inzwischen herrscht weitgehende Übereinstimmung unter den Experten, dass die LPWAN-Techniken dem IoT einen ganz neuen Schub verleihen können. Sie schätzen, dass die Übertragung über LPWANs, verglichen mit GPRS oder 3G, um mindestens zehnmal kostengünstiger ist. Die Marktforscher von Beecham prophezeien, dass LPWANs im Jahr 2020 bereits über ein Viertel des gesamten IoT-Connectivity-Markts abdecken werden - was dann nicht weniger als 345 Millionen verbundener Geräte entspräche.

Weil IoT in diesem Jahr eines der zentralen Themen auf der embedded world war, verwundert es nicht, dass auch über LPWAN an vielen Ständen heiß diskutiert wurde. Und auch auf dem Mobile World Congress, der zeitglich zur embedded world in Bacelona stattfand, sorgte LPWAN zumindest hinter der Glitzerwelt der großen Smartphone-Produktankündigungen für viel Gesprächsstoff - auch unter den großen Telekommunikationsfirmen.

LoRa und SigFox

Derzeit gibt es eine Reihe von Start-up-Unernehmen, die sich mit LPWAN beschäftigen. Dazu gehören Accellus, Cynet, Ingenu, nwave, Neul, Starfish, Telensa und Waviot.

Die bekanntesten LPWAN-Techniken dürften heute - in alphabetischer Reihenfolge - LoRa und SigFox sein. Beide kommen übrigens aus Frankreich. Während LoRa auf der Chirp-Spread-Spektrum-Technik basiert (LoRaWAN bezeichent das MAC-Layer-Protokoll), handelt es sich bei Sigfox um eine Narrowband-Technik mit BPSK als Modulationsverfahren. Über die Vor- und Nachteile beider Techniken lässt sich trefflich streiten, und es gibt Anwendungsfälle, unter deren Bedingungen mal die eine und mal die andere Technik ein wenig günstiger erscheint. Beiden ist gemeinsam, dass sie im Wesentlichen die eingangs genannten Bedingungen für LPWAN-Techniken erfüllen: niedrige Leistungsaufnahme der Funkmodule für die Endgeräte, Überbrückung großer Distanzen, gute Durchdringung in Gebäuden, bidirektionale Kommunikation, Einbindung vieler Endgeräte, geringe Kosten für die Funkmodule sowie geringe Kosten für den Aufbau und den Betrieb der Infrastruktur.