LPWAN (Low Power Wide Area Network)

LPWAN-Definition

Low Power Wide Area Network (LPWAN) bezieht sich auf eine Klasse von drahtlosen Kommunikationstechnologien, die für einen geringen Stromverbrauch, eine große Reichweite und eine lange Batterielebensdauer optimiert sind. Was bedeutet LPWAN? Es ist die Abkürzung für Low Power Wide Area Network, eine Art von Netzwerk, das speziell für die Konnektivität von Geräten entwickelt wurde, die kleine Datenmengen über große Entfernungen übertragen müssen, typischerweise im Zusammenhang mit Anwendungen des Internets der Dinge (IoT). LPWAN-Technologien bieten Kommunikationslösungen für Geräte, die eine längere Akkulaufzeit benötigen und an schwer zugänglichen Orten betrieben werden.

Der Hauptvorteil von LPWAN liegt in der Fähigkeit, eine große Anzahl von kostengünstigen Geräten mit geringem Stromverbrauch in großen Gebieten zu unterstützen. LPWAN wird in nicht lizenzierten Frequenzbändern betrieben, was es im Vergleich zu herkömmlichen Mobilfunk Technologien erschwinglicher macht. Diese Netze unterstützen niedrige Datenraten, was ideal ist für IoT Anwendungen, bei denen Geräte kleine Datenpakete in unregelmäßigen Abständen übertragen, z. B. bei Anwendungen wie Umweltüberwachung, intelligente Landwirtschaft, Anlagenverfolgung und Verbrauchsmessung.

LPWAN-Technologien wie Sigfox, NB-IoT (Narrowband IoT) und LoRa bieten unterschiedliche Funktionen und Möglichkeiten, aber sie alle konzentrieren sich auf die Minimierung des Stromverbrauchs bei gleichzeitiger Maximierung der Abdeckung. Dank des geringen Stromverbrauchs von LPWAN können die Geräte von IoT jahrelang betrieben werden, ohne dass die Batterie ausgetauscht werden muss, was sie zu einer äußerst attraktiven Lösung für Anwendungen macht, bei denen Sensoren und andere intelligente Geräte in großem Umfang eingesetzt werden.

Ein weiterer bedeutender Vorteil von Low Power WAN ist seine große Reichweite, die je nach Umgebung und verwendeter Technologie bis zu zehn Kilometer betragen kann. Dies macht LPWAN zu einer ausgezeichneten Wahl für die Verbindung von Geräten in ländlichen oder städtischen Gebieten, in denen die herkömmliche Netzabdeckung unzureichend oder unerschwinglich sein kann. Durch die Bereitstellung von Langstreckenkommunikation bei minimalem Stromverbrauch ermöglicht LPWAN umfangreichere und zuverlässigere IoT Netzwerke und treibt damit Innovationen in einer Vielzahl von Branchen voran.

LPWAN vs. LoRaWAN

Bei der Diskussion zwischen LPWAN und LoRaWAN® ist es wichtig zu verstehen, dass LPWAN ein Oberbegriff ist, der mehrere Arten von Weitverkehrsnetzen mit geringer Leistung umfasst, während LoRaWAN eine spezielle Implementierung von LPWAN ist. LoRaWAN, eine geschützte Spezifikation der LoRa Alliance®, ist eine der populärsten LPWAN-Technologien, die speziell entwickelt wurde, um die einzigartige Modulationstechnik LoRa (Long Range) zu nutzen, um eine robuste Kommunikation über große Entfernungen bei minimalem Stromverbrauch zu ermöglichen.

• Umfang und Architektur: LPWAN beschreibt eine breitere Kategorie von Netzwerktechnologien, die sich auf die Bereitstellung von Kommunikation mit geringem Stromverbrauch und großer Reichweite konzentrieren. Beispiele für LPWAN-Technologien sind Sigfox, NB-IoT und LoRaWAN. LoRaWAN bezieht sich speziell auf das Netzwerkprotokoll, das definiert, wie LoRa-fähige Geräte mit Gateways kommunizieren und die Datenübertragung verwalten, und stellt somit eine eigene Untergruppe innerhalb der LPWAN-Kategorie dar.
• Nutzung des Spektrums: LoRaWAN arbeitet wie mehrere andere LPWAN-Technologien in den nicht lizenzierten ISM-Frequenzbändern (Industrial, Scientific, and Medical), was bedeutet, dass keine kostspieligen Lizenzgebühren anfallen. Dies macht sie zu einer attraktiven Option für den Einsatz in privaten Netzwerken, insbesondere in Branchen wie Landwirtschaft, Logistik und Smart Cities. Im Gegensatz dazu können andere LPWAN-Technologien, wie z. B. NB-IoT, über lizenzierte Mobilfunk -Bänder betrieben werden, die eine bessere Zuverlässigkeit und Dienstgüte (QoS) bieten, aber auch höhere Kosten verursachen können.
• Netzwerkarchitektur: Auch die Netzarchitektur unterscheidet sich zwischen LPWAN-Technologien wie NB-IoT und LoRaWAN. NB-IoT arbeitet innerhalb der bestehenden Mobilfunk Infrastruktur und profitiert so von der Zuverlässigkeit und Sicherheit von Mobilfunk. LoRaWAN hingegen verwendet eine Stern-zu-Stern-Topologie, bei der mehrere Gateways mit einem zentralen Netzwerkserver verbunden sind. Diese dezentrale Architektur ist hochgradig skalierbar und ermöglicht einen kosteneffizienten Einsatz in Gebieten, in denen Mobilfunk nur spärlich oder gar nicht verfügbar ist.
• Anwendungsfälle: LoRaWAN eignet sich gut für Anwendungen, bei denen niedrige Kosten, eine lange Batterielebensdauer und eine große Reichweite von entscheidender Bedeutung sind. Beispiele hierfür sind die intelligente Landwirtschaft, die Umweltüberwachung und die Verbrauchsmessung, bei denen die Möglichkeit, batteriebetriebene Sensoren in entlegenen Gebieten ohne häufige Wartung einzusetzen, von entscheidender Bedeutung ist. NB-IoT, ein weiteres LPWAN-Beispiel, eignet sich möglicherweise besser für Anwendungen, die eine höhere Zuverlässigkeit erfordern, wie z. B. intelligente Zähler in dicht besiedelten städtischen Gebieten oder Anwendungen, bei denen die Integration mit Mobilfunk Netzwerken zusätzliche Vorteile bietet.

Ein weiterer Unterschied zwischen LPWAN und LoRaWAN ist die Art des verwendeten Spektrums. LoRaWAN arbeitet, wie mehrere andere LPWAN-Technologien, in den unlizenzierten ISM-Frequenzbändern (Industrial, Scientific and Medical), was bedeutet, dass keine teuren Lizenzgebühren anfallen. Dies macht sie zu einer attraktiven Option für den Einsatz in privaten Netzwerken, insbesondere in Branchen wie Landwirtschaft, Logistik und Smart Cities. Im Gegensatz dazu können andere LPWAN-Technologien, wie z. B. NB-IoT, über lizenzierte Mobilfunk -Bänder betrieben werden, die eine bessere Zuverlässigkeit und Dienstgüte (QoS) bieten, aber auch höhere Kosten verursachen können.

Die Netzarchitektur unterscheidet sich auch zwischen LPWAN-Technologien wie NB-IoT und LoRaWAN. NB-IoT arbeitet innerhalb der bestehenden Mobilfunk Infrastruktur und profitiert so von der Zuverlässigkeit und Sicherheit von Mobilfunk. LoRaWAN hingegen verwendet eine Stern-zu-Stern-Topologie, bei der mehrere Gateways mit einem zentralen Netzwerkserver verbunden sind. Diese dezentrale Architektur ist hochgradig skalierbar und ermöglicht einen kosteneffizienten Einsatz in Gebieten, in denen Mobilfunk nur spärlich oder gar nicht verfügbar ist.

LoRaWAN eignet sich gut für Anwendungen, bei denen niedrige Kosten, eine lange Batterielebensdauer und eine große Reichweite von entscheidender Bedeutung sind. Beispiele für LoRaWAN-Anwendungen sind die intelligente Landwirtschaft, die Umweltüberwachung und die Messung von Versorgungsleistungen, bei denen die Möglichkeit, batteriebetriebene Sensoren in abgelegenen Gebieten ohne häufige Wartung einzusetzen, entscheidend ist. NB-IoT, ein weiteres LPWAN-Beispiel, eignet sich möglicherweise besser für Anwendungen, die eine höhere Zuverlässigkeit erfordern, wie z. B. intelligente Zähler in dicht besiedelten städtischen Gebieten oder Anwendungen, bei denen die Integration mit Mobilfunk Netzwerken zusätzliche Vorteile bietet.

Letztlich zeigt der Vergleich von LPWAN und LoRaWAN, dass zwar alle LoRaWAN-Netzwerke LPWANs sind, aber nicht alle LPWANs LoRaWAN sind. LPWAN-Technologien dienen als Wegbereiter für eine weit verbreitete IoT Konnektivität, indem sie Kommunikationsoptionen mit großer Reichweite und geringem Stromverbrauch bieten, die verschiedene Anwendungsfälle unterstützen. LoRaWAN als eine der führenden LPWAN-Implementierungen nutzt seine einzigartigen Stärken, um eine flexible, kosteneffiziente Lösung für eine breite Palette von IoT Anwendungen zu bieten, und ist damit ein wichtiger Akteur bei der Erweiterung der vernetzten Infrastruktur.