Wie man die richtige Low Power Wide Area Network Technologie wählt

Priyanka Purbe von Volansys

Das Internet der Dinge formt jede Industrie neu, schafft neue Märkte und ermöglicht transformative Veränderung. Während sich das Ökosystem entwickelt, wird die Auswahl der richtigen Low-Power Wide-Area Network (LPWAN) Technologie zur kritischen Entscheidung.

In diesem Artikel evaluiert Priyanka Purbe, Senior Engineer bei Volansys, die führenden LPWAN-Optionen – LoRa, Sigfox und LTE-M – gegen Schlüsselkriterien, die für reale Deployments zählen.

Bei der Evaluierung eines LPWAN sollten diese sieben Kriterien berücksichtigt werden:

• Industrie-Anwendungsanforderungen
• Verfügbarkeit kompatibler Hardware und Ökosystem-Support
• Operatives RF-Band
• Benötigte Datenrate
• Sicherheits- und Compliance-Bedürfnisse
• Vendor- und Community-Support
• Stromverbrauch und Batterielebensdauer

LoRa

LoRa, kurz für Long-Range Radio, ist ein proprietäres Low-Power-Protokoll, das von Semtech für Langstrecken-, niedrige-Datenraten-IoT-Anwendungen entwickelt wurde. Es ermöglicht geteilte, Multi-Tenant-Netzwerke – öffentlich, privat oder hybrid –, indem es zahlreichen Geräten erlaubt, auf demselben Frequenzspektrum zu koexistieren.

Die LoRa Alliance, ein Non-Profit-Konsortium, das Branchenführer wie Cisco, Actility, Microchip, IBM, STMicro, Semtech und Orange Mobile umfasst, treibt offene Standards und Interoperabilität über nationale Netze voran.

Kernstärken von LoRa:

• Umfangreiche Reichweite – oft 10 km in ländlichen und 2–5 km in urbanen Umgebungen.
• Ultra-niedriger Stromverbrauch, ideal für batteriebetriebene Sensoren.
• Eingebaute Verschlüsselung und sicheres Key Management.
• Flexible Netzwerktopologien, die von wenigen Dutzend bis zu Millionen Nodes skalieren.

Typische Use Cases umfassen Smart Metering, Inventar-Tracking, Automaten-Telemetrie, Automotive Telematik und Public-Utility-Monitoring. Da LoRa-Module für beliebte Mikrocontroller wie Arduino verfügbar sind, sind sowohl Rapid Prototyping als auch Large-Scale-Deployment unkompliziert.

Technische Referenz für LoRa:

Sigfox

Sigfox, ein globaler Netzwerkoperator mit Sitz in Frankreich, operiert in 19 Ländern und spannt 1,2 Millionen km². Es nutzt das 868 MHz (EU) oder 915 MHz (US) ISM-Band und überträgt Daten mit bescheidenen 300 b/s mittels Binary Phase-Shift Keying (BPSK).

Sigfox ist für „Tiny-Data“-Szenarien engineered, wo Geräte kurze, infrequente Messages senden – Alarmtrigger, Location-Pings oder simples Metering. Das Netzwerk basiert auf festen Antennen auf bestehender Cell-Tower-Infrastruktur, und der Service wird vollständig von Sigfox gemanagt.

Stärken und Limitierungen:

• Langstreckenabdeckung mit minimalen Hardwarekosten.
• Einweg, Best-Effort-Delivery – keine Acknowledgment-Garantie.
• Begrenzte Bandbreite restrictet High-Frequency oder Bursty Traffic.
• Batterielebensdauer kann kurz sein für High-Frequency-Use-Cases.

Technische Referenz für Sigfox:

LTE-M

LTE-M (Cat M1), definiert durch 3GPP Release 13, ist eine Narrowband-IoT-Technologie, die bestehende zellulare Infrastruktur nutzt. Mit Uplink- und Downlink-Geschwindigkeiten bis zu 375 kb/s im Half-Duplex-Modus balanciert es Bandbreite mit Energieeffizienz.

Kernattribute:

• 1,4 MHz Bandbreite – signifikant schmaler als Standard-LTEs 20 MHz, was größere Reichweite yields.
• Eingebaute Mobilität und nahtloser Handover zwischen Zellen.
• Millisekunden-Latenz, unterstützt Echtzeit-Anwendungen.
• Batterielebensdauer bis zu 10 Jahren mit einer Ladung.

Ideal für Smart-Building-Automation, Smart-City-Infrastruktur, Connected Vehicles, Healthcare-Monitoring und Advanced Metering.

Technische Referenz für LTE-M:

Die Wahl der passenden LPWAN-Technologie erfordert das Abwägen Ihrer anwendungsspezifischen Constraints gegen die Stärken jedes Protokolls. Der obige Rahmen sollte Sie zur geeignetsten Lösung führen.

Die Autorin ist Priyanka Purbe, Senior Engineer, Volansys.

Über die Autorin

Priyanka Purbe bringt über fünf Jahre Firmware-Entwicklungserfahrung mit und ist Senior Engineer bei Volansys, spezialisiert auf Embedded Firmware und IoT-Lösungen.