LPWAN – Netz für energieeffiziente IoT-Kommunikation
Die Zahl vernetzter Geräte um uns herum steigt rasant. Ob Stromzähler, Füllstandsensoren, Gebäudetechnik oder Maschinen – sie alle senden regelmäßig Daten an zentrale Systeme. LPWAN wurde entwickelt, da viele dieser Anwendungen weder Zugang zum Stromnetz haben noch besonders hohe Bandbreiten benötigen.
Das Netzwerk bildet die Grundlage für zahlreiche IoT- und M2M-Lösungen – gerade dann, wenn klassische Mobilfunknetze zu teuer, zu stromintensiv oder schlicht nicht notwendig sind. In diesem Beitrag erklären wir, was LPWAN ist, wie es funktioniert und wo es seine Vorzüge optimal ausspielt.
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Was sich hinter der Abkürzung LPWAN verbirgt
Fünf Buchstaben stehen für große Reichweite und einen geringen Energieverbrauch: LPWAN. Die Abkürzung für Low Power Wide Area Network bezeichnet ein Funknetz, das kleine Datenmengen über große Distanzen übertragen kann. Die Übertragung funktioniert dabei entweder über lizenzfreie Frequenzbänder oder auf Mobilfunkbasis.
Einer der zentralen Vorteile dieser Netztechnologie ist der Batteriebetrieb von Geräten – insbesondere im IoT- und M2M-Umfeld. Schließlich braucht ein LPWAN laut Definition sehr wenig Energie, weil es kleine Datenpakete in langen, planbaren Intervallen sendet. Deshalb kann ein Modul mit einer handelsüblichen Batterie mehrere Jahre lang autark betrieben werden. Das bedeutet, dass der Funkstandard auch dann verfügbar ist, wenn gerade keine externe Stromversorgung besteht.
LPWAN-Geräte zeichnen sich durch folgende Merkmale aus:
- Geringer Energiebedarf: Batterielaufzeiten von mehreren Jahren möglich
- Große Reichweite: bis zu 10 km in städtischen und über 40 km in ländlichen Gebieten
- Niedrige Datenrate: ideal für Statusmeldungen, Sensorwerte, Alarme
- Geringe Betriebskosten: einfache Infrastruktur mit oft lizenzfrei nutzbaren Frequenzen
Durch diese Eigenschaften ist LPWAN besonders gefragt im Bereich der Messsysteme, Smart Cities, Landwirtschaft, Industrie oder auch bei speziellen Sicherheitsanwendungen – immer, wenn Geräte zuverlässig, aber selten kommunizieren müssen.
Die Nutzung von LPWAN auf Mobilfunkbasis durch 5G
Für LPWAN spielt dabei auch der Mobilfunkstandard 5G eine Rolle. Er nutzt Technologien wie NB-IoT (Narrowband IoT) und LTE-M (LTE for Machines). Diese Funkstandards wurden speziell für LPWAN-Anforderungen entwickelt und ermöglichen es, eine Vielzahl energieeffizienter Geräte über weite Strecken zuverlässig mit dem Mobilfunknetz zu verbinden. Damit ist 5G die Grundlage für einige lizenzpflichtige LPWAN-Technologien auf Mobilfunkbasis.
Welche LPWAN-Technologien gibt es?
Da der Begriff mehrere Funkstandards unter sich vereint, gibt es verschiedene lizenzfreie und lizenzpflichtige Varianten dieser IoT Connectivity. Nutzer wählen aus diversen Frequenzbereichen und Betreiberstrukturen. Wichtige LPWAN-Technologien sind unter anderem:
LoRaWAN (Long Range Wide Area Network
NB-IoT (Narrowband IoT)
NB-IoT ist eine LPWAN-Technologie auf Mobilfunkbasis, die in bestehenden 5G- und LTE-Netzen betrieben wird. Sie ist besonders für ihre Gebäudedurchdringung bekannt und eignet sich dadurch für stationäre Anwendungen wie Zählerfernauslesungen, Smart Cities oder Industrieanlagen. Da NB-IoT auf lizenzierten Frequenzen arbeitet, gilt die Übertragung als besonders stabil und sicher. Unternehmen können dieses LPWAN flächendeckend nutzen und tausende Geräte gleichzeitig verwalten. Gern beraten wir hierbei zu passenden M2M-Tarifen.
Sigfox
Weightless, MIOTY, LTE-M
Neben den bekannten Standards existieren weitere Technologien wie Weightless, MIOTY und LTE-M. Sie bieten erweiterte Funktionen, richten sich aber oft an spezifische Anwendungsfälle mit höheren Anforderungen an Mobilität oder Datensicherheit.
Wer eine LPWAN-Technologie wählen möchte, sollte deshalb genau auf den Anwendungsfall und räumliche Gegebenheiten achten. Faktoren wie Netzverfügbarkeit, Energiebedarf und Integrationsmöglichkeiten spielen eine massive Rolle bei der Suche passender IoT-Solutions.
Gerade im Internet of Things ist LPWAN also ein Schlüssel zur wirtschaftlichen, großflächigen Vernetzung – ohne hohe Infrastrukturkosten oder komplexe Wartung.
Anwendungsbereiche von LPWAN
Man findet LPWAN heute in nahezu jeder Branche – oft an Stellen, an denen lange keine Vernetzung möglich oder wirtschaftlich war. Nach seiner Entwicklung ab etwa 2010 boten die niedrigen Betriebskosten und die einfache Integration unter anderem für M2M in der Baubranche völlig neue Möglichkeiten für Automatisierung, Überwachung und Fernwartung.
Typische Einsatzbereiche:
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Energie- und Versorgungswirtschaft
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· Smart Metering (Strom-, Gas-, Wasserzähler) · Monitoring von PV-Anlagen, Trafostationen, Stromzählern · Zustandsüberwachung kritischer Infrastruktur |
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Industrie & Produktion
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· Maschinenüberwachung mit Statusmeldungen · Lagerüberwachung, Temperatur- oder Feuchtemessung · Predictive Maintenance durch permanente Datenflüsse |
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Sicherheits- und Gebäudetechnik
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· Bewegungsmelder, Rauchmelder, Alarmsysteme · Zugangssysteme und Türüberwachung · Technische Störmeldungen in Echtzeit |
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Bauwesen und Logistik
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· Baustellenüberwachung per Sensor · Container- und Gerätemanagement · Standorttracking über große Flächen |
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Landwirtschaft
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· Bodenfeuchtigkeitssensoren · Futter- und Tankfüllstände · Weidezaunüberwachung oder Tiertracking |
Grenzen und Herausforderungen von LPWAN
Trotz vieler Vorteile ist LPWAN nicht für jede Anwendung die beste Wahl. Besonders bei großen Datenmengen oder hoher Übertragungsfrequenz stößt das System an technische Grenzen.
Typische Einschränkungen:
- Niedrige Datenraten: für große Dateien oder Videoübertragung ungeeignet
- Latenz: keine Echtzeitanwendungen möglich
- Netzabdeckung: nicht jeder Standard ist flächendeckend verfügbar
- Sicherheitsanforderungen: je nach Technologie unterschiedlich
Auch im Betrieb können Nachteile von LPWAN auffallen. Die Integration in bestehende IT-Systeme erfordert zum Beispiel bestimmte Schnittstellen und Industrie-SIM-Karten. Für den akkuraten Batteriebetrieb kommt es dagegen auf ein sorgfältiges Energie-Management an. Nutzer sollten außerdem darauf achten, dass unterschiedliche Standards, die gemeinsam verwendet werden, für Kompatibilitätsprobleme sorgen können.
Für viele LPWAN-Anwendungen gilt daher: Nur die gezielte Planung und Auswahl der passenden Technologie sichert langfristigen Erfolg.
LPWAN vs. Mobilfunk – wann lohnt sich welche Lösung?
Oft stellt sich die Frage: LPWAN oder Mobilfunk (z. B. LTE/5G)? Die Antwort hängt vom konkreten User Case ab. Gleichzeitig verbinden einige Netzwerke (NB-IoT und LTE-M) Vorteile aus beiden Welten.
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LPWAN ist ideal, wenn: · nur kleine Datenmengen übertragen werden · eine lange Batterielaufzeit gewünscht ist · Geräte in schwer zugänglichen Bereichen platziert sind · Kosten möglichst niedrig gehalten werden sollen |
Mobilfunk ist besser geeignet, wenn: · große Datenmengen oder hohe Übertragungsraten benötigt werden · Geräte regelmäßig mit hoher Frequenz senden · Mobilität eine wichtige Rolle spielt (z. B. Fahrzeugtracking) · Echtzeitanwendungen oder Sprachkommunikation erforderlich sind |
Die beiden Technologien schließen sich nicht aus – viele Unternehmen setzen auf eine Kombination aus LPWAN für Basisdaten und Mobilfunk für leistungsintensive Anwendungen. Als Team von M2M-Allnet unterstützen wir Unternehmen bei der Auswahl passender Technologien und M2M-Karten sowie bei Netzabdeckungsfragen, der Gerätewahl und Integration.
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