LPWAN (low power WAN)

Low Power Wide Area Network (LPWAN), auch als Low Power Network (LPN) bezeichnet, sind Funknetze, die einen großen Entfernungsbereich abdecken. Sie entsprechen mit ihrere Schmalbandigkeit dem Narrow Band Internet of Things (NB-IoT) und zeichnen sich durch eine hohe Empfangsempfindlichkeit und eine geringe Energieaufnahme aus.


Diese Eigenschaften sind ideale Voraussetzungen für batteriebetriebene Sensoren und Aktoren, um einen langjährigen Batteriebetrieb zu gewährleisten. Außerdem decken LPWANs im Gegensatz zu bekannten funkgestützten Netzwerken wie Bluetooth Low Energy (BLE) oder Zigbee einen größeren geografischen Bereich ab. Um dies zu erreichen arbeiten LPWAN-Netze im Sub-GHz-Bereich bei Übertragungsfrequenzen von 433 MHz oder 868 MHz mit einer geringeren Freiraumdämpfung als WLANs, die bei 2,4 GHz oder 5 GHz betrieben werden. Ihre Empfangsempfindlichkeit liegt bei -120 dBm bis -130 dBm. Außerdem können sie mit preiswerten Chips kostengünstig hergestellt werden.

Verschiedene Standardisierungsgremien haben sich der Thematik LPWAN angenommen. So gibt es das von ETSI vorgeschlagene Low Throughput Network (LTN), das Long Range Wide Area Network (LoRaWAN), die von 3GPP spezifizierte Narrow Band LTE (NB-LTE), LTE M2M (LTE-M) und Extended Coverage GSM IoT (EC-GSM-IoT) mit zellularer Struktur, SigFox, Weightless P, nWave oder Low Power WiFi nach IEEE 802.11ah und WiFI HaLow, die in Frequenzbändern zwischen 433 MHz und 1 GHz arbeiten. Lediglich Random Phase Multiple Access (RPMA) und Ingenu nutzten den 2,4-GHz-Bereich.

LPWAN-Konzepte für das Internet of Things (IoT)

LPWAN-Konzepte für das Internet of Things (IoT)

Die überbrückbaren Entfernungen sind abhängig vom Netzkonzept, liegen aber zwischen 5 km und 40 km. Was den Datendurchsatz betrifft, so ist dieser gering und liegt bei wenigen hundert Bit pro Sekunde (bit/s) oder sogar darunter. Was die Latenz betrifft, so stellt sich diese Anforderung nicht primär, da die Anwendungen hinreichend unempfindlich gegenüber höheren Latenzzeiten sind.

LPWAN-Netztopologien

Das Internet of Things (IoT) besteht typischerweise aus Sensoren und Aktoren, die auf öffentlichen Plätzen, in Industrieanlagen oder auf Privatgrundstücken installiert sind. Es gibt daher einen Short-Range- und einen Long-Range-Bereich, die funktechnisch abgedeckt werden müssen. Wie bei ZiBee wird der Short-Range-Bereich durch Short Range Devices (SRD) gebildet, die über Gateways den Long-Range-Bereich abdecken. Beim Long-Range-Anschluss sind die Endkomponenten über eine Basisstation angeschlossen, die viele Endkomponenten bedient und über das Zugangsnetz und das Internet den Anschluss an Server bzw. eine Cloud realisiert. In der Basisstation werden zudem die IoT-Protokolle wie das Constrained Application Protocol (CoAP) oder das MQTT-Protokoll in die Anwendungsprotokolle der Endkomponenten übersetzt. Dort wo keine unmittelbare Anbindung von Bluetooth Low Energy (BLE) oder ZigBee realisiert werden können, werden lokale Gateways zwischen der Short-Range-Funktechnik und LPWAN eingesetzt.

Informationen zum Artikel
Deutsch:
Englisch: low power WAN - LPWAN
Veröffentlicht: 20.03.2018
Wörter: 419
Tags: #Internet-Konzepte
Links: 3GPP (third generation partnership project), 802.11ah, 868-MHz-Band, Aktor, Anschluss