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Low Power Wide Area Network

Klasse standardisierter Netzwerkprotokolle
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Low Power Wide Area Network (LPWAN oder LPN, deutsch: Niedrigenergieweitverkehrnetz) beschreibt eine Klasse von Netzwerkprotokollen zur Verbindung von Niedrigenergiegeräten wie batteriebetriebene Sensoren mit einem Server. Das Protokoll ist so ausgelegt, dass eine große Reichweite und ein niedriger Energieverbrauch der Endgeräte bei niedrigen Betriebskosten erreicht werden können.[1][2]

Das Netzwerk besteht aus Endgeräten (auch Nodes, Motes genannt) und Gateways (auch Basisstation genannt), die Daten zwischen den Endgeräten und Netzwerkserver weiterleiten. Die Netzwerkgeräte steuern die Endgeräte und werten die empfangenen Daten aus.

Die physikalische Verbindung zwischen Endgeräten und Gateways kann über lizenzfreie Frequenzen des Radiospektrums (ISM-Band, White Space[3]) oder Mobilfunkfrequenzen stattfinden, die Verbindung zwischen Gateways und Netzwerkserver über IP-Verbindungen.

Technologien

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Folgende Standards wurden veröffentlicht, die sich als LPWANs verstehen:

  • mioty, ein Standard des ETSI,[4] von der Mioty Alliance, basierend auf einer Entwicklung des Fraunhofer-Instituts für Integrierte Schaltungen.[5]
  • LoRaWAN, standardisiert von der LoRa Alliance[6], basiert auf LoRa-Modulation im freien ISM- und im SRD-Band (um 430 bzw. 870 MHz).
  • Symphony Link, basiert auf LoRa-Modulation.[7]
  • LTE-M, basiert auf LTE Advanced von 3GPP.[8]
  • NarrowBand-IoT (NB-IoT), von 3GPP.[9]
  • Weightless-N, offener Standard der Weightless Special Interest Group (Weightless SIG) für Ultranarrow-Bandtechnologie.[10]
  • Weightless-P, offener Standard der Weightless SIG für bessere Leistung.[11]
  • Weightless-W, offener Standard der Weightless SIG im White Space.[12]
  • Wi-Fi HaLow, offener Standard der WiFi Alliance (IEEE 802.11ah)

Folgende Technologien, die nicht als Standards veröffentlicht wurden, werden von LPWAN-Betreibern als öffentliche Netze angeboten:

  • RPMA (Random Phase Multiple Access) von Ingenu, im 2.4-GHz-Frequenzbereich.[13]
  • SigFox, basiert auf Ultra-Narrow-Band Modulation.
  • WavIoT NarrowBand Fidelity (WavIoT NB-Fi).[14]

Verbreitung

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Weltweit waren Anfang 2016 bereits einzelne Länder durch das Sigfox-Netz vollständig abgedeckt.[15] In Deutschland hat die Netzabdeckung von Sigfox im März 2018 rund 60 Prozent erreicht; bis Ende 2018 soll die Netzabdeckung rund 85 % betragen[16]. Dazu sollen unter anderem die Sendemasten von Telxius benutzt werden.[17] International ist Sigfox in 45 Ländern vertreten und soll bis 2018 auf 60 Länder ausgeweitet werden.[18]

Im Oktober 2017 war fast die gesamte Schweiz mit einem LPN der Swisscom abgedeckt.[19] Das LPN von Swisscom verwendet die Technologie LoRaWAN. In Russland haben 30 Millionen Menschen Zugang zu einem LoRaWAN-Netzwerk.[20]

Anfang 2016 gab es keine größere Abdeckung durch LPWANs in Deutschland. Einzelne Städte werden durch das Community-getriebene Netzwerk „The Things Network“ teilweise abgedeckt.[21][22] Mobilfunkbetreiber berichten über Feldversuche im Bereich LPWAN.[23][24][25] Im Oktober 2016 wurde in Bonn von der Telekom ein auf NB-IoT basierendes kommerzielles Parkplatz-Bewirtschaftungssystem realisiert. Dabei sollen die Sensoren Autofahrer mit Hilfe einer App zu freien Parkplätzen führen. Seit dem zweiten Quartal 2017 bietet die Telekom NB-IoT kommerziell in Deutschland an.[26] Im Januar 2019 startete Telefonica Deutschland den Livebetrieb von Narrowband IoT und LTE-M in Deutschland.[27]

Siehe auch

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  • Einordnung von LPWA, insbesondere LoRaWAN und NB-IoT
  • Zusammenfassung und Bewertung des LPWAN-Marktes. Archiviert vom Original am 1. Februar 2016;.
  • Die weltweite Netzabdeckung von Sigfox

Einzelnachweise

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  1. ↑ M2M-/IoT-Markt: Konkurrenz für Mobilfunknetze. In: datev.de. 2015, archiviert vom Original am 1. Februar 2016; abgerufen am 4. Februar 2016.
  2. ↑ Friederike Maier, Dušan Živadinović: Die Sprachen der Dinge. In: c’t. 2016, S. 80 f., abgerufen am 5. Februar 2016.
  3. ↑ Alex Davies: On LPWAN and cellular convergence; with Ericsson and Weightless-N. In: rethinkresearch.biz. 8. Mai 2015, abgerufen am 4. Februar 2016 (englisch).
  4. ↑ ETSI TS 103 357. (PDF 2,9 MB) In: etsi.org. European Telecommunications Standards Institute, Juni 2018, abgerufen am 9. November 2020 (englisch).
  5. ↑ mioty - Die drahtlose IoT-Technologie. In: iis.fraunhofer.de. Fraunhofer-Institut für Integrierte Schaltungen, abgerufen am 19. September 2018.
  6. ↑ About LoRa Alliance. In: lora-alliance.org. LoRa Alliance, abgerufen am 22. Oktober 2021 (englisch).
  7. ↑ Symphony Link. In: link-labs.com. Link Labs, abgerufen am 4. Februar 2016 (englisch).
  8. ↑ On the road to LTE-M: the importance of category 1 LTE chipsets. In: sequans.com. Sequans Communications, 12. Februar 2015, abgerufen am 4. Februar 2016 (englisch).
  9. ↑ Kevin Flynn: NarrowBand IOT. In: 3gpp.org. 3rd Generation Partnership Project, 17. September 2015, archiviert vom Original am 30. Oktober 2015; abgerufen am 4. Februar 2016 (englisch).
  10. ↑ Weightless-N. In: weightless.org. Weightless Management Ltd., archiviert vom Original am 20. Mai 2015; abgerufen am 4. Februar 2016 (englisch).
  11. ↑ Weightless-P. In: weightless.org. Weightless Management Ltd., archiviert vom Original am 24. Juli 2015; abgerufen am 4. Februar 2016 (englisch).
  12. ↑ Weightless-W. In: weightless.org. Weightless Management Ltd., archiviert vom Original am 20. Mai 2015; abgerufen am 4. Februar 2016 (englisch).
  13. ↑ How RPMA Works. In: ingenu.com. Ingenu Inc., abgerufen am 5. Februar 2016 (englisch).
  14. ↑ NB-Fi – the IoT Standard. In: waviot.com. WAVIoT Integrated Systems LLC., abgerufen am 5. Februar 2016 (englisch).
  15. ↑ Sigfox Network Operator. In: sigfox.com. Abgerufen am 4. Februar 2016 (englisch).
  16. ↑ IoT-Anbieter Sigfox steigert Netzabdeckung in Deutschland auf 80 Prozent. In: telematik-markt.de. Telematik Markt, 1. März 2018, abgerufen am 17. Mai 2018.
  17. ↑ Tobias Schweikl: Digitalisierung: 80 Prozent Netzabdeckung im Internet der Dinge. In: logistra.de. 13. August 2018, abgerufen am 29. August 2018.
  18. ↑ Sigfox expands its global network to 45 countries. In: sigfox.de. Archiviert vom Original am 18. Mai 2018; abgerufen am 17. Mai 2018 (englisch).
  19. ↑ LPN-Abdeckung durch Swisscom. In: lpn.swisscom.ch. Swisscom, archiviert vom Original am 16. Oktober 2016; abgerufen am 5. Oktober 2017.
  20. ↑ LoRa-enabled IoT Network in Russia Covering 30 Million People Deployed by The Lace Company. In: semtech.com. Semtech, 1. Oktober 2015, archiviert vom Original am 4. Februar 2016; abgerufen am 4. Februar 2016 (englisch).
  21. ↑ Smart City Stuttgart kommt. In: innovation.mfg.de. MFG Medien- und Filmgesellschaft Baden-Württemberg mbH, 10. November 2015, archiviert vom Original am 1. Februar 2016; abgerufen am 4. Februar 2016.
  22. ↑ Das öffentliche Hamburger LoRaWAN Netz geht produktiv! In: digimondosolutions.wordpress.com. Digimondo, 28. September 2015, abgerufen am 4. Februar 2016.
  23. ↑ Smartes Parkieren in Lenzburg. In: swisscom.ch. Swisscom, 25. November 2015, abgerufen am 4. Februar 2016.
  24. ↑ Erstes kommerzielles Netz in Europa ist fit für die Kommunikation mit Sensoren. In: telekom.com. Deutsche Telekom, 28. Oktober 2015, abgerufen am 4. Februar 2016.
  25. ↑ Achim Sawall: Vodafone und Huawei testen erfolgreich Internet der Dinge. In: golem.de. Golem Media GmbH, 23. Dezember 2015, abgerufen am 4. Februar 2016.
  26. ↑ Neue Technologie Narrowband IoT. In: mpcservice.com. MPC Service GmbH, 9. März 2017, abgerufen am 10. Juli 2017.
  27. ↑ Wolfgang Korne: Telefónica: Narrowband-IoT und LTE-M im Live-Netz gestartet. In: teltarif.de. teltarif.de Onlineverlag GmbH, 31. Januar 2019, abgerufen am 1. Februar 2019.
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