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RFID im Blick 02 | 2022: Automotive, Industrielle Produktion und Wireless IoT Technologien

Low-Power-Wide-Area-Network (LPWAN) Technologie

Es gibt nicht die eine Low-Power-Wide-Area-Network-Technologie. Hinter der Abkürzung LPWAN befinden sich unterschiedliche stromsparende WAN-Technologien. Allen LPWAN-Technologien gemein ist, dass sie einen großen Entfernungsbereich abdecken und dabei eine deutlich geringere Energieaufnahme im Vergleich zu Mobilfunk-basierten WAN-Technologien aufweisen. LPWAN kann auf lizenzierte oder nicht lizenzierte Frequenzen aufbauen und sowohl mit proprietäre als auch offenen Standards kommunizieren.

Zu LPWAN gehören beispielsweise Long Range Wide Area Network (LoRaWAN), Narrowband-IoT (NB-IoT) oder Massive-IoT-Anwendungen (Mioty). Die Vielfältigkeit der verfügbaren Technologien auf dem Markt wirft die Frage auf, welche Technologie der beste Kompromiss aus Leistungsfähigkeit, Netzabdeckung und Kosten darstellt. Die Antwort ist, dass es auf denn Use Case ankommt.

Mit einer niedrigen Leistungsaufnahme, Unkompliziertheit der Endgeräte, geringen Kosten für Endgeräte und einer gleichzeitig umfassenden Empfangsabdeckung eignet sich LPWAN auch für schwer erreichbare Standorte. Das können beispielsweise Gebäudekeller sein. LPWAN ist optimal geeignet, wenn die Echtzeitkommunikation nicht notwendig ist. Zu den etablierten Anwendungen gehören Smart-Metering-Lösungen sowie Lösungen in der Smart City wie Parkplatzmanagementsysteme, Vernetzung von Umweltsensoren, Maschinen und Betriebsmittelzustandskontrollen oder auch smarte Lichtsteuerung der Straßenbeleuchtung. Große Anwendungen finden sich bei der Übertragung von Zählerständen oder auch „like Buttons“. Messstationen für CO2 oder Temperatur sind klassische Sensorapplikationen.

Bei zahlreichen Anwendungen gibt es Überschneidungen und mehrere Technologien erledigen die Anforderungen auf vergleichbare Weise. Kommen aber spezielle Anforderungen auf die Agenda, wie beispielsweise eine hohe Robustheit der Kommunikation oder die Fähigkeit zu Over-the-Air-Updates, dann sind spezifische LPWAN insbesondere geeignet, diese zu erfüllen.

LoRaWAN ist das MAC-Layer-Protokoll, das die Kommunikation zwischen LoRa-Geräten und Gateways steuert. LoRaWAN-Applikationen arbeiten in global und regional unterschiedlichen Frequenzbereichen des ISM-Bandes und des SRD-Bandes. In Europa ist für die LoRaWAN-Kommunikation das Frequenzband von 433,05 bis 434,79 MHz (ISM-Band Region 1) und von 863 bis 870 MHz (SRD-Band Europa) freigegeben. In Nordamerika steht das Frequenzband von 902 bis 928 MHz (ISM-Band Region 2) zur Nutzung zur Verfügung.

Die Frequenzspreizung basierend auf der Chirp-Spread-Spectrum-Modulation ermöglicht eine hohe Effizienz beim Datentransfer und einen niedrigen Energieverbrauch. Gleichzeitig minimiert die genutzte Modulation Interferenzen. Die Kommunikation vom Endgerät bis zum Netzwerkserver und zum Anwendungsserver ist in einem LoRaWAN zweifach mit 128-bit-AESKeys verschlüsselt.

FIT / ISEL

Die Forscher Nuno Cruz, Nuno Cota and João Tremoceiro integrieren in Lissabon ein stadtweites LoRa-Netzwerk, das alle öffentlichen Dienstleistungsnetze verknüpfen wird.
LoRaWAN

Sensorik- und -Tracking-Lösungen mit hoher Reichweite, geringem Energiebedarf, basierend auf offenen Standards und mit zahlreichen Vorteilen für zahlreiche Wirtschaftssektoren – realisiert mit LoRa-Netzwerken.
Think Wireless IoT

Das Smart-City-Projekt in Martinfeld umfasst IoT-Anwendungen in den Bereichen Straßenbeleuchtung, Füllstandsmessung von Abfallbehältern, Bodenbeschaffenheit und Wasserqualität.
Fraunhofer IIS

Fraunhofer IIS bringt einen robusten LPWAN-Standard für das industrielle Internet der Dinge.
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