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LTE-M als Wegbereiter für das IoT

24. Juni 2016, 14:15 Uhr   |  Autor: Joachim Dressler / Redaktion: Markus Kien | Kommentar(e)


Fortsetzung des Artikels von Teil 1 .

Niedrigenergie-Lösungen gehören die Zukunft

Low Power Wide Area-Technologien im Überblick
© Sierra Wireles

Low Power Wide Area-Technologien im Überblick

Die Entwicklung wird sich voraussichtlich in Richtung stromsparender Lösungen bewegen: Low Power Wide Area-Technologie (LPWA) wird daher entscheidend für die Entwicklung des Internets der Dinge sein. Die Diskussion über deren Einsatz besteht vor allem darin, ob Standardlösungen oder proprietäre Lösungen auf lange Sicht mehr Vorteile bieten. Beispielsweise werden Long Term Evolution-Machine Type Communications (LTE-M) oder auch Narrow Band-IoT (NB-IoT) gute Chancen eingeräumt, sich auf dem Markt durchzusetzen.

Bei LPWA handelt es sich weniger um eine spezifische Technologie, sondern eher um eine Beschreibung einer Netzwerk-Kategorie – vergleichbar mit Begriffen wie Wide Area Network oder Personal Area Network. Im Kern umfasst der Begriff alle Technologien zur Datenübertragung bei möglichst geringem Stromverbrauch. So soll für kostengünstige IoT-Geräte die Übertragung mit geringer Geschwindigkeit bei niedrigen Datenvolumina und einer extrem hohen Netzabdeckung – fünf bis zehn Mal höher als heute – gewährleistet werden.

LPWA-Technologien sind die Antwort der Industrie auf den wachsenden Bedarf an kostengünstigen Verbindungen für IoT-Anwendungen mit geringer Bandbreite, für die Funkoptionen mit wenig Reichweite, zum Beispiel Bluetooth oder Zigbee, nicht geeignet sind. Neben der großen Reichweite sind IoT-Anwendungen, die mit LPWA verbunden sind, meist auch einfacher zu installieren als herkömmliche Technologien für den Nahbereich. Diese benötigen regionale Netzwerke inklusive einer Prüfung der Sicherheitsdaten, der Verbindungen unterschiedlicher Hersteller sowie der allgemeinen Qualität der Verbindungen.

Schon heute passen eine ganze Reihe möglicher Anwendungen zum LPWA-Profil, zum Beispiel die Verwendung in Messgeräten, in der Infrastruktur, in der Verkehrstelematik oder in der Sendungsnachverfolgung sowie die Bereiche Gesundheitswesen und Konsumgüter. Für diese Anwendungen reicht die Abdeckungsleistung heutiger Mobilfunkverbindungen aus und sie sind leicht bereitzustellen. Jedoch sind aktuelle Mobilfunk-Technologien für hohe Bandbreiten ausgelegt und stellen Datenraten zur Verfügung, die für viele IoT-Lösungen gar nicht benötigt werden.

Auf der anderen Seite verbrauchen IoT-Geräte mit herkömmlichen Technologien oft zu viel Strom, vor allem dann, wenn sie an entlegenen Orten stationiert sind.

LPWA-Technologien erleichtern die Einführung mit kostengünstigen Niedrigstrom-Verbindungen an jedem Endpunkt. Das ist ideal für Smart Metering, Smart Lighting und andere Anwendungen im Rahmen von Smart City-Projekten.

LPWA wird zudem Entwicklungen für eine neue Generation von IoT-Anwendungen wie Wearables, Anwendungen in der Gesundheit oder batteriebetriebenen Rauchmeldern und anderen Umweltsensoren ermöglichen.

Standardisierte versus proprietäre Lösungen

In den vergangenen Jahren wurden einige LPWA-Technologien entwickelt, sodass Kunden mit einer Fülle konkurrierender Angebote hinsichtlich Kosten, Batterielebensdauer und Abdeckung konfrontiert sind. Die verschiedenen LPWA-Technologien befinden sich in unterschiedlichen Stadien bezüglich der Entwicklung, der Standardisierung und der Verfügbarkeit. Auf einer bestimmten Ebene können sie jedoch in proprietäre Lösungen und Standardtechnologien aufgeteilt werden.

Standardisierte Lösungen gelten im Gegensatz zu den proprietären Ansätzen als langlebiger, denn sie profitieren im besten Falle von einem gut funktionierenden Ecosystem, welches die Technologie trägt. Proprietäre LPWA-Lösungen werden dagegen schneller auf dem Markt erscheinen als Standardtechnologien, denn sie müssen nicht durch den langwierigen Prüf- und Zertifizierungsprozess der Regulierer und Zertifizierungsstellen gehen. Man kann jedoch davon ausgehen, dass alle genannten Technologien verfügbar sein werden, bevor der IoT-Markt den Höhepunkt erreicht.

Zu den bekanntesten proprietären Lösungen gehören unter anderem Random Phase Multiple Access (RPMA) von Ingenu/On-Ramp Wireless, Ultra Narrow Band (UNB) von Sigfox sowie LoRa von Semtech. Alle Lösungen laufen in unlizenzierten Frequenzbändern, sodass es keine echte Garantie für Qualität gibt. Und sie übertragen nur kleinere Nachrichten mit zum Teil weniger als 20 Bytes, vergleichbar mit einer SMS. Damit können sie nicht für alle Arten von Anwendungen genutzt werden. Denn beispielsweise für das Fernmanagement und für Firmware-Updates benötigen viele IoT-Anwendungen Internetzugang sowie eine Zweiwegekommunikation.

Ein Vergleich der Hauptmerkmale der verschiedenen Lösungen zeigt, dass zwar die LPWA-Anforderungen durchgehend erfüllt werden, die Standard-Lösungen jedoch einen flexibleren Ansatz bieten als die proprietären Varianten. Zudem erscheinen die Risiken kalkulierbarer. Am Ende hat LTE-M im Vergleich die besten Voraussetzungen dafür, zu dem LPWA-Standard zu werden (siehe „LTE-M als Favorit für LPWA“).

Joachim Dressler ist Vice President EMEA Sales bei Sierra Wireless

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1. LTE-M als Wegbereiter für das IoT
2. Niedrigenergie-Lösungen gehören die Zukunft
3. Hintergrund: LTE-M als Favorit für LPWA

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