LoRaWAN: Die sofortige Brücke zu 5G-bereiter IoT-Konnektivität

Sergiy Seletskyi, IoT Practice Leader und Senior Solution Architect bei Intellias, erklärt, wie LoRaWAN die Lücke bis zur vollständigen 5G-Deployment überbrücken kann.

Laut Gartner wurden 5,8 Milliarden Enterprise- und Automotive-IoT-Endpoints für 2020 projiziert – ein Anstieg von 21 % gegenüber 2019. Der Ansturm wird bestehende Telekom-Netze bald belasten.

Industrie-Analysten betrachten 5G als zukünftigen Standard für IoT, der Echtzeit-Konnektivität und niedrige Latenz verspricht. Doch Ericsson schätzt, dass bis 2025 nur zwei Drittel der Weltbevölkerung Zugang zu 5G haben werden.

Während 5G Schlagzeilen macht, übersehen viele die ausgereifte Low-Power-Wide-Area-Network (LPWAN)-Lösung – LoRaWAN –, die seit fünf Jahren operativ ist. In vielen Szenarien kann LoRaWAN als Stop-Gap dienen, bis 5G globale Abdeckung erreicht.

Warum 5G im Fokus steht – und seine Hürden

5Gs Appeal liegt in außergewöhnlicher Geschwindigkeit und Signalzuverlässigkeit, potenziell 50 % schnellere Datenraten und größere Payloads. Diese Fähigkeit könnte Sektoren von Healthcare bis Automotive transformieren.

Im Healthcare wird 5G robotische Chirurgie mit HD-Video und instantaner Device-Response ermöglichen. Emergency Services könnten City-Kameras und Drohnen deployen, die Incidents innerhalb von Sekunden an Control Centers melden. Remote-Industrieoperationen – besonders in herausforderndem Terrain – profitieren von Echtzeit-Monitoring. Autonomous Vehicles verlassen sich auf 5G, um mit Infrastruktur zu kommunizieren und sich Verkehrsbedingungen anzupassen.

5G-Deployment-Herausforderungen

Ein 5G-Netzwerk aufzubauen erfordert neue Antennen, Fiber-Backhaul und zusätzliche Basisstationen – weit über das hinaus, was 4G-Infrastruktur bietet. Die Europäische Kommission schätzt, dass 5G-Deployment über alle europäischen Städte ca. 500 Mrd. € kosten wird.

Konsumentenbegeisterung ist gering. Eine kürzliche GSMA-Umfrage fand, dass nur 30 % der Amerikaner und 11–23 % der Europäer sofort auf ein 5G-Phone upgraden würden, wenn verfügbar.

LoRaWAN: Eine praktische Interim-Lösung

LoRa/LoRaWAN kann viele der gleichen Tasks wie 5G ausführen, wenn auch bei niedrigeren Geschwindigkeiten – zwischen 0,3 kbit/s und 27 kbit/s. Dies macht es ungeeignet für High-Bandwidth-Media, aber ideal für leichtes Telemetrie wie Temperatur, Feuchtigkeit, Vibration und Beleuchtungsdaten.

LoRa wurde ursprünglich für industrielle IoT-Sensoren entwickelt, die kurze Payloads (≈240 Bytes) ohne IP-Stack übertragen. Die Technologie operiert nach LPWAN-Prinzipien und liefert Long-Range-Konnektivität mit minimalem Stromverbrauch.

LPWAN-Geräte können über viele Kilometer verbinden, selbst durch Gebäude getrennt, und eine einzelne Batterie kann bis zu zehn Jahre halten – verglichen mit wenigen Stunden für 5G-fähige Geräte.

LoRaWAN globale Abdeckung (Dez 2018)

Anders als 5G verlangt LPWAN keine extensive Infrastruktur. LoRa-Sensoren kosten $0,20 (€0,16) bis $0,50 (€0,41), während 5G-Sensoren bei $30 (€24,60) starten. Eine typische LoRa-Basisstation kostet ca. $40 (€32,80) und unterstützt Tausende Geräte im 15-km-Radius. Im Kontrast kostet eine 5G-Basisstation $60.000 (€49.199) mit 2 km Reichweite und ca. 1.000 Verbindungen.

Seit seiner 2015er Gründung ist die LoRa Alliance – ein Non-Profit-Konsortium – auf über 500 Mitglieder gewachsen. Wichtige Meilensteine:

• LoRaWAN-Deployment in 100+ Ländern 2019, +60 % gegenüber 2018.
• Ca. 80 Millionen Geräte global verbunden.
• Ca. 75 % der IoT-Anwendungen verlassen sich auf LPWAN; nur 25 % brauchen den High-Throughput und Low-Latency, den Cellular-Technologien bieten.

Smart Meter Non-Cellular LPWA Verbindungen nach Typ

Quelle: ABI Research

Reale LoRa-Deployments

LoRa wird sektorübergreifend angewendet – von Automaten-Management über Krankenhaus-Infrastruktur, Landwirtschaft bis Smart Cities. 2016 starteten Samsung, Semtech und SK Telecom Koreas erstes nationales LoRaWAN. Seoul plant nun das S-Net – bis zu 1.000 Gateways bis 2022 – für Smart Parking, Emergency-Alert-Straßenlaternen, Demenz-Monitoring und mehr.

Die globale LoRa-Vision

Der britische Satellitenanbieter Lacuna Space zielt darauf ab, den Globus mit LoRaWAN zu blanketen. Im Juli 2020 bestätigte sein CTO Empfang von LoRaWAN-Nachrichten von einem Schiff mitten im Atlantik.

Ein weltweites LoRa-Netzwerk würde Entwickler ermutigen, mehr LoRa-getriebene Applikationen zu schaffen und seine Zukunft sichern.

Für IoT-Enterprises bietet Adoption von LoRa/LoRaWAN jetzt einen kosteneffektiven, Low-Power-Pfad, bis 5G weit verbreitet ist – und mag selbst danach eine bevorzugte Option bleiben.

Was ist mit NB-IoT?

Einige LoRa-Geräte verbinden auch via Narrowband IoT (NB-IoT), einen Cellular-LPWAN-Standard, der parallel zu 4G/5G-Protokollen entwickelt wurde. NB-IoT:

• Komplementiert LoRaWAN.
• Läuft auf bestehenden 4G-Netzen.
• Wird neben 5G für die absehbare Zukunft persistieren.

Verglichen mit LoRa bietet NB-IoT höhere Bandbreite, benötigt aber mehr Power und verlässt sich auf Hop-by-Hop-Verschlüsselung, was weniger sicher ist als LoRaWANs End-to-End-Schema. Somit bleibt LoRa der überlegene Interim-Ersatz für 5G.

Fazit

Dieser Überblick zeigt 5G und LoRa als komplementäre Technologien. Während 5G schließlich High-Throughput-, Low-Latency-Use-Cases dominieren wird, machen LoRas Erschwinglichkeit, lange Batterielebensdauer und extensive Abdeckung es zu einer wertvollen Brücke – genau wie Autos Fahrräder oder Züge nicht eliminierten.

Autor: Sergiy Seletsky, IoT Practice Leader und Senior Solution Architect bei Intellias.

Über den Autor

Sergiy Seletsky ist IoT Practice Leader und Senior Solution Architect bei Intellias und führt Unternehmen bei der Auswahl des richtigen IoT-Stacks zum Skalieren und Future-Proofing ihrer Operationen. Ein strategischer Denker mit tiefem Branchenwissen über diverse Innovationsdomänen.