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Long Range-Funk für das IoT

20. April 2017, 13:03 Uhr | Autor: Anja Schaal / Redaktion: Markus Kien | Kommentar(e)

Fortsetzung des Artikels von Teil 1

LoRa: Eine weitere Alternative zum LTE

LoRa (Long Range) ist der Technologie SigFox sehr ähnlich: Auch LoRa läuft auf dem SubGHz-Frequenzband, 868 MHz für Europa, erzielt mit bis zu 15 km ähnliche Reichweiten und ist dank geringer Datenrate von 0,3 bis 22 kBit/s sehr sparsam im Verbrauch. Anders als SigFox arbeitet LoRa jedoch mit der Chirp-Spread-Spektrum-Technik (CSS), mit der sich das Verhältnis zwischen Bandbreite und Bitrate flexibel einstellen lässt.

Für die Standardisierung und Weiterentwicklung von LoRa wurde 2015 die LoRa Alliance ins Leben gerufen. Neben LoRa-Entwickler Semtech gehören mittlerweile zahlreiche Chip- und Modulhersteller, Softwarefirmen und Netzbetreiber der LoRa-Alliance an, darunter untern anderem Microchip und ST Microelectronics. Wer seine Endprodukte mit LoRa ausstatten möchte, muss eine Lizenzgebühr von 3.000 USD pro Jahr an die LoRa Alliance entrichten. Darüber hinaus fallen keine weiteren Nutzungs- oder Verbrauchsgebühren an, wie bei SigFox wird auch bei LoRa keine SIM-Karte benötigt.

In Sachen Infrastruktur ist die Situation der beiden Newcomer ebenfalls vergleichbar: Die Mitglieder der LoRa Alliance arbeiten intensiv am Ausbau, vor allem in Europa und den USA, aber auch in den großen Städten Russlands. Wer nicht länger auf eine bessere Ab-deckung warten möchte, kann mit LoRa auch ein privates Netzwerk aufbauen – vorausgesetzt, die Applikation erlaubt dies.

Exkurs: Funkmodule am Markt

Um auf neuere Mobilfunkgenerationen zu wechseln, bietet sich zum Beispiel die „xE910-Familie“ von Telit an. Aktuell sind Module für GSM, verschiedene UMTS- Varianten und LTE erhältlich, Module für LTE-M hat der Hersteller bereits angekündigt. Dank identischem Formfaktor lassen sich Geräte mit ihnen schnell und unkompliziert upgraden.
Transmitter- und Transceiver-Lösungen für SigFox bietet etwa Microchip Atmel mit der „ATA8520“-Familie. Die SoCs (System on Chip) kommen mit integrierter DBPSK-Modulation und SigFox Protokollstack, ihre SigFox ID sowie der PAC und Verschlüsselungs-Code sind im Chip sicher abgelegt.
LoRa-Modullösungen sind beispielsweise von Microchip sowohl für den europäischen („RN2483“) als auch für den amerikanischen Markt („RN2903“) erhältlich. Die Module beinhalten den Microcontroller, Quarz, ein EUI-64 Node Identity Serial EEPROM, einen Radio Transceiver mit analogem Frontend sowie eine Anpass-Schaltung. Für die Entwicklung bietet der Hersteller spezifische Platinen sowie ein komplettes Gateway Entwicklungs-Set.

Kopf-an-Kopf Rennen
Im Vergleich zu LTE-M können sowohl LoRa als auch SigFox mit Kostenvorteilen punkten: Die Hardware-Kosten für ein Modul bewegen sich derzeit um zehn Euro, hinzu kommen bei LoRa die jährlichen Lizenzgebühren von 3.000 USD, bei SigFox zwischen einem und zehn Euro pro Jahr und Endgerät. Für LTE-M werden allein die Hardware-Kosten über denen von SigFox und LoRa liegen, zusätzlich fallen noch laufende Gebühren für die SIM-Karten sowie die Instandhaltungskosten an.

Die LoRa- und SigFox-Funkmodule für die Endgeräte haben eine sehr niedrige Leistungsaufnahme, sie können weite Strecken bei guter Durchdringung in Gebäuden überbrücken. Größter Hemmschuh beider Technologien ist die noch schwache Infrastruktur. So befinden sich LoRa und SigFox aktuell in einem Kopf-an-Kopf Rennen und es steht noch nicht fest, wer als Sieger daraus hervorgehen wird.

Doch auch hinter der zellularen Funktechnologie steckt noch viel Zugkraft. So hat Nordic Semiconductor als führender Hersteller von Ultra Low Power-Konnektivität bereits Mitte 2016 die „nRF91 Serie“ mit Low Power LTE-Technologie angekündigt. Diese zielt auf das bereitstehende Release 13 für LTE-M und NB-IoT der 3GPP (Narrow Band-IoT), eine weitere neue Art der schmalbandigen Kommunikation mit „Dingen“.

Anja Schaal ist Product Manager bei Rutronik Elektronische Bauelemente.

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