Entwicklung und Ausblick von Low‑Power Wide‑Area Networks (LPWAN)

Low‑Power Wide‑Area Networks (LPWAN) haben sich als Rückgrat des heutigen Internet of Things (IoT) etabliert und ermöglichen Tausenden von Low‑Bandwidth-Sensoren die Kommunikation über große Distanzen, ohne auf Wi‑Fi oder traditionelle Mobilfunkinfrastruktur angewiesen zu sein.

Die moderne LPWAN-Revolution begann 2009 mit Sigfox, gefolgt von LoRa Alliance’s LoRaWAN, und jüngst bieten Mobilfunkbetreiber LTE‑Cat‑M und NB‑IoT als native IoT-Konnektivitätsoptionen an.

Obwohl die Terminologie neu ist, reicht das Konzept in die 1980er und 1990er Jahre zurück, als „Alarmnet“-artige Netze erstmals für Remote-Monitoring eingesetzt wurden. Diese frühen Systeme legten den Grundstein für die stromsparenden, niedrigdatenraten-Kommunikation, die LPWAN heute definiert.

Historische Wurzeln von LPWAN

In den späten 1980ern und frühen 1990ern nutzten mehrere Netze ähnliche Topologien und Low-Bitrate-Funklinks, wurden aber nicht als LPWANs bezeichnet. AlarmNet, gebaut von ADEMCO (heute Honeywell), war ein Pionier. Im 928‑MHz-Band operierend, nutzte es ein 900‑MHz-Netz zur Überwachung von Alarmpanels mit sehr kleinen Datenpaketen. AlarmNet deckte 18 große Regionen in den USA ab und erreichte rund 65 % der städtischen Bevölkerung.

Mobilfunkbetreiber erkannten bald das Potenzial reiner Datendienste. Ende der 1990er ermöglichten 2G-Netze Alarmpanels und anderen Low-Bandwidth-Geräten die Migration auf die allgegenwärtige Mobilfunkinfrastruktur, mit reduzierten Hardwarekosten und breiter Abdeckung.

Motorolas ARDIS-Netz – konzipiert für reine Datendienstanwendungen wie Vertriebsautomatisierung, Flottenverfolgung und E-Mail – folgte einem ähnlichen Pfad. Es wurde später von American Mobile aufgekauft, das seinen Kundenstamm auf neuere Technologien migrierte.

Warum LPWAN wieder an Dynamik gewinnt

Heutige IoT-Landschaft zeichnet sich durch eine Explosion vernetzter Geräte aus, von denen viele nur moderate Datenmengen erzeugen. LPWAN bietet eine ökonomische Lösung für Anwendungen von Umweltsensing bis Oil-and-Gas-Monitoring. Sigfox’ früher Erfolg, unterstützt durch 100 Mio. € Investment, entfachte Begeisterung in Europa und demonstrierte die Machbarkeit kostengünstiger, niedrigdatenratiger Netze.

Moderne Entwicklungsplattformen und Cloud-Integrationswerkzeuge haben es einfacher denn je gemacht, Remote-Geräte zu verbinden und ihre Daten in Echtzeit zu ingestieren. Diese Fähigkeit beschleunigte die Adoption von LPWAN in Asset Tracking, Gebäudeautomation, Smart Cities und Precision Agriculture.

Heute erweitern große Player – Sigfox, Ingenu (ehemals OnRamp) und Mitglieder der LoRa Alliance – ihre Ökosysteme weiter, indem sie mit Lösungsanbietern partnerschaftlich spezialisierte Dienste auf ihren Netzen anbieten.

Herausforderungen und Chancen

Obwohl LPWAN seinen Wert bewiesen hat, drohen mehrere Herausforderungen. Die Einführung von LTE‑M und NB‑IoT durch Carrier wie AT&T, Verizon, Qualcomm und Nokia bedroht, LPWANs Nische zu erobern. Diese Mobilfunkstandards können mit bestehender GSM-Infrastruktur bereitgestellt werden und bieten vergleichbare Leistung zu niedrigem Preis.

Große Unternehmen, die bereits Mobilfunk für Sprache und Daten nutzen, könnten geneigt sein, LTE‑M für IoT zu adoptieren, was den Marktanteil unabhängiger LPWAN-Netze potenziell erodieren könnte. LPWAN-Betreiber können sich jedoch differenzieren, indem sie höherwertige Dienste über reinen Datentransport hinaus liefern – gezielte, anwendungsbezogene Lösungen, die die einzigartigen Stärken von LoRaWAN und Sigfox nutzen.

Ausblick

Mit bereits Milliarden verbundener Geräte und wachsender globaler Nachfrage nach effizientem Ressourcenmanagement ist LPWAN bereit, eine kritische Rolle zu spielen. Von der Verbesserung der Ernährungssicherheit über Wassereinsparung bis zur Reduzierung des Energieverbrauchs treibt die Fähigkeit des Netzes, verwertbare Sensordaten zu sammeln, intelligentere Entscheidungsfindung across Industries voran.

Während LTE‑M High-Throughput-Verträge dominieren mag, wird LPWAN im mittleren und niedrigen Bandbreitensegment weiterhin gedeihen und Millionen von Use Cases weltweit bedienen. Durch Fokus auf Value-Added-Services kann das LPWAN-Ökosystem seine Relevanz bewahren und Innovation für Jahre vorantreiben.

Redaktioneller Hinweis: Dieser Beitrag wurde ursprünglich im Dezember 2015 veröffentlicht und für Genauigkeit und Vollständigkeit aktualisiert.