Low Power Wide Area Network – Die Zukunft des Internet of Things

Während Local Area Networks in der Regel dahin gehend optimiert werden, eine möglichst hohe Datenrate zu realisieren, ist dies nicht in jedem Fall praktikabel. Gerade bei Geräten mit geringerem Datenverbrauch als dies etwa bei einem PC üblich ist, kommt es eher auf Distanzen und Flächendeckung an: Hier kommt das Low Power Wide Area Network (oder LPWAN) zum Einsatz. Dieses ist optimal für das Internet of Things (IoT)/Smart Home und bietet eine kosten- und stromeffiziente Lösung für die Kommunikation von Geräten untereinander.

 

The Things Network Logo

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Low Power Wide Area Network – Technologien und Nutzungsmöglichkeiten

Das Low Power Wide Area Network (zu deutsch auch Niedrigenergieweitverkehrsnetzwerk oder in englischer Kurzform Low Power Network) gilt als Klassifizierung unterschiedlicher Netzwerkprotokolle, die Niedrigenergiegeräte miteinander verbinden können. Dies ist vor allem für batteriebetriebene Geräte eine exzellente Lösung, denn dadurch kann ein langer, stromsparender Betrieb gewährleistet werden.

 

 

Basis für ein Low Power Wide Area Network ist hierbei eine niedere Übertragungsfrequenz als dies WLAN-Netzwerken der Fall ist. Während diese zwischen 2,4 und 5 GHz liegen, arbeitet ein Low Power Wide Area Network typischerweise in einem Frequenzbereich zwischen 433 MHz und 2,4 GHz, wobei nur lediglich Protokolle von Ingenu und Random Phase Multiple Access den höherfrequenten Frequenzbereich nutzen.

In der Regel liegt die Frequenz der Übertragungen zwischen 433 MHz und 1 GHz, derzeit konkurrieren noch mehrere Netzwerkansätze um eine Normung als Low Power Wide Area Network. Besonders LTE-Varianten wie LTE M2M oder Narrow Band LTE wirken vielversprechend, ebenso Strukturen wie Long Range Wide Area Network oder Low Throughput Network.

Je nach Anlage des Low Power Wide Area Network liegt die überbrückbare Distanz zwischen 5 und 40 Kilometern, übertragene Datenmengen variieren in einem Bereich von einigen hundert Bits pro Sekunde.

Bekannte, energiesparende funkgestützte Netzwerke gibt es zwar bereits derzeit in Form von Bluetooth Low Energy (BLE) und Zigbee, allerdings kommen diese nicht an die Flächendeckung eines Low Power Wide Area Network.

Die geringe Bitrate ist völlig ausreichend für Sensoren und Aktoren, welche ein größeres Netzwerk auf großen Grundstücken, in industriellen Anlagen oder auf öffentlichen Plätzen ausmachen.

 

Übersicht: Was ist LPWAN oder Low Power Wide Area Network

Übersicht: Was ist LPWAN @waviot.com

 

Wichtig ist für die Betrachtung des Funkverkehrs im Low Power Wide Area Network jedoch die Unterscheidung in Short Range- und Long Range-Kommunikation. So funktioniert die Abdeckung und Steuerung abschließend über einen Server, der via Long Range-Komponenten angesprochen wird. Hierzu ist ein Gateway erforderlich, welches die Operationen einer zentralen Basisstation übernimmt und die Kommunikation im Low Power Wide Area Network steuert.

Die Long Range-Kommunikation wird als direkter Kommunikationsversuch gestartet und versucht, einen möglichst direkten Anschluss herzustellen. Gelingt dies nicht, so arbeiten die Geräte als Short Range-Devices miteinander, indem die Übertragung von Anschluss zu Anschluss weitergetragen wird. So tragen lokale Gateways die Befehle und Protokolle weiter und garantieren eine flächendeckende Kommunikation aller Geräte im Low Power Wide Area Network. Diese Endgeräte werden auch als Nodes oder Motes bezeichnet.

Hierbei verläuft die Kommunikation der Nodes untereinander im Radiospektrum oder Mobilfunkbereich, während die Kommunikation vom Gateway zum Server ganz regulär über IP-Verbindungen stattfindet.

Derzeit befindet sich die Idee vom Low Power Wide Area Network allerdings noch in einer erweiterten Testphase. Es gibt mehrere veröffentlichte Standards, von denen sich bisher keiner abschließend durchsetzen konnte. Mehrere Standards wie RPMA, WavIoT und SigFox werden jedoch öffentlich zugänglich gemacht.

 

The Things Network - LPWAN Abdeckung Amsterdam

The Things Network – LPWAN Abdeckung Amsterdam

 

Derzeit von der Community betrieben wird die Idee von „The Things Network“, das in einzelnen Städten Deutschlands verfügbar ist. In Russland haben bereits 30 Millionen Menschen Zugriff auf ein Low Power Wide Area Network, das „The Things Network“ konnte ganz Amsterdam mit lediglich zehn Gateways abdecken.

Auch im deutschsprachigen Raum dürfte die Idee vom Low Power Wide Area Network also in den nächsten Jahren noch wachsen und eine erweiterte Konnektivität und bessere Verbreitung des Internet of Things und des Smart Home bewirken.

Weiterführende Informationen erhalten Sie u.a. auf http://thethingsnetwork.pr.co und What is LPWAN

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