LPWAN-Anbieter im Überblick

Zu den etablierten LPWAN-Anbietern, die in mehreren Ländern eine eigene Netzwerk-Infrastruktur aufgebaut haben, zählt das französische Unternehmen Sigfox. Diese basiert auf einer Ultra-Narrow-Band-Technik (UNB) mit einer Übertragungsfrequenz von 100 Hz.

Um nicht von störenden Funknachbarn „übertönt“ zu werden, sendet das System von Sigfox Datenmengen in kleinen Häppchen von nur 12 Byte, und dies mit einer niedrigen Übermittlungsrate. Das bedeutet de facto, dass pro Tag 140 Nachrichten mit je 12 Byte übertragen werden können. Für Statusmeldungen von Sensoren an entfernten Orten reicht das. Die Einsatzmöglichkeiten sind dennoch begrenzt.

Zu den Vorteilen von Sigfox zählen der einfache Aufbau der Lösung und der niedrige Preis für die Module. Er liegt bei weniger als 5 Euro. Weitere Pluspunkte sind nach Angaben von Anwendern sowie von Marktexperten wie ABI Research die hohe Reichweite von bis zu 30 Kilometern und der niedrige Strombedarf. Dem stehen Schwächen gegenüber wie das proprietäre Übertragungsprotokoll und die noch ausbaufähigen Sicherheitsfunktionen.

Wie Sigfox nutzt auch die LoRa Alliance (LoRa steht für Long­ Range) in Europa den Frequenzbereich 868 MHz. LoRA verwendet ein Protokoll auf Grundlage der Modulationstechnik Chirp Spread Spectrum (CSS) und übermittelt Daten über Entfernungen von bis zu 15 Kilometern. LoRa gilt als offene Architektur. Allerdings kommen dabei ausschliesslich Chips von Semtech zum Zuge. Das bedeutet zumindest indirekt die Abhängigkeit von einem Hersteller.

Eine der Besonderheiten eines LoRA-Netzes ist seine enorme Skalierbarkeit. Es lassen sich nämlich Millionen von Endgeräten darin einbinden – mit Datenraten von 0,3 KBit/s bis 50 KBit/s.Weitere Vorteile sind ausgeprägte Sicherheitsfunktionen, die Möglichkeit, Daten bidirektional zu versenden sowie die Unterstützung mobiler LoRa-Endgeräte.

Ein Vorzug von LoRa ist auch, dass drei Klassen von Funkmodulen zur Verfügung stehen. Ein Modul ist optimiert für die Datenübermittlung vom Funkmodul zum Gateway, die zwei anderen unterstützen die Kommunikation in beide Richtungen. Zu den Kunden von LoRa zählt unter anderem das britische Unternehmen Inmarsat, das Mobilfunknetze auf Basis von Satelliten betreibt.

Inmarsat setzt beispielsweise die LoRa-Systeme des Anbieters Actility in Australien ein, um den Viehbestand auf entlegenen Farmen zu erfassen. Auch der Wasserstand eines Reservoirs einer Palmöl-Plantage in Malaysia wird von Inmarsat mittels Satellit und Low-Power-WAN überwacht. Wie bei Sigfox stellen mehr als 100 Netzbetreiber LoRa-Infrastrukturen bereit.

Damit sind Sigfox und die LoRa Alliance derzeit die beiden führenden Anbieter von LPWAN-Lösungen für das lizenzfreie Funkspektrum.Darüber hinaus sind die beiden bereits erwähnten Ansätze Weightless und Ingenu zu beachten.

Weightless ist ein offener Standard, der das Sub-Gigahertz-Band nutzt. Zwei Varianten werden unterschieden: Weightless-N ist eine Schmalbandtechnik, die für die Einweg-Kommunikation zwischen Basisstation und Funkmodul ausgelegt ist, Weightless-P erlaubt die Datenübertragung in beide Richtungen – der Preis dafür ist ein höherer Stromverbrauch.

Die Weightless-Technik gilt als robust und weist eine gute Flächendeckung auf. Wegen der niedrigen Bandbreite von 100 Bit/s eignet sich Weightless vor allem zur Anbindung von Sensoren.

Das M2M-/IoT-Unternehmen Ingenu hat mit Random Phase Multiple Access (RPMA) eine spezielle Übertragungstechnik entwickelt, die das 2,4-GHz-Spektrum nutzt. Dieser Bereich wird von WLANs und anderen Funksystemen wie Fernbedienungen und Garagentoröffnern verwendet. Ende Februar 2017 waren in 29 Ländern RPMA-Netze vorhanden, allerdings nicht in Deutschland.

Für Ingenu sprechen die grosse Reichweite und die Robustheit. Schwachpunkte sind der höhere Stromverbrauch und die nicht so gute Durchdringung von Mauerwerk, was den Einsatz in Gebäuden begrenzt.