Das Unvernetzte vernetzen: LPWAN-Lösungen meistern auf der WIoT Tomorrow 2025

Das Internet der Dinge (IoT) beschränkt sich nicht nur auf die Verbindung von Geräten innerhalb eines Raumes oder Gebäudes; seine wahre transformative Kraft liegt oft darin, Anlagen über weite geografische Gebiete zu vernetzen, entfernte Infrastrukturen zu überwachen oder Sensoren an Orten einzusetzen, an denen Strom knapp und Wartung selten ist. 

Von Smart-Agriculture-Feldern, die sich über Hektar erstrecken, über stadtweit eingesetzte Zähler bis hin zu Logistikcontainern, die Kontinente durchqueren – die Nachfrage nach Massive IoT, der effizienten und kostengünstigen Vernetzung von Milliarden Geräten, explodiert.

Traditionelle Funktechnologien stoßen hier oft an ihre Grenzen. Wi-Fi und Bluetooth bieten nur begrenzte Reichweite, während herkömmlicher Mobilfunk (wie 4G/LTE) für einfache Sensoranwendungen zu energieintensiv und kostspielig pro Gerät sein kann. Diese Lücke schuf die Notwendigkeit für eine neue Klasse drahtloser Kommunikation: Low-Power Wide-Area Networks (LPWANs).

 Diese Technologien wurden speziell dafür entwickelt, kleine Datenmengen über große Entfernungen (Kilometer, nicht Meter) zu senden, während Endgeräte jahrelang mit Batteriestrom betrieben werden können.

„LPWAN ist nicht nur eine weitere Konnektivitätsoption; es ist der entscheidende Wegbereiter, um beispiellose betriebliche Transparenz und Effizienz in Branchen zu erschließen, die bisher vom IoT unberührt waren“, betont Klaus Richter, Lead IoT Architect.

Die Wahl der richtigen LPWAN-Technologie – das Verständnis der Kompromisse zwischen lizenzierten und unlizenzierten Spektren, öffentlichen versus privaten Netzwerken, Datenraten, Stromverbrauchsprofilen und der Reife des Ökosystems – ist eine kritische strategische Entscheidung für jede Organisation, die großflächige vernetzte Systeme implementiert. 

Die WIoT Tomorrow 2025 bietet die unverzichtbare Plattform, um sich in dieser komplexen Landschaft zurechtzufinden, führende Lösungen direkt zu vergleichen und sich mit den Experten auszutauschen, die die Zukunft der Long-Range, Low-Power Konnektivität gestalten.

LoRaWAN hat sich als führender LPWAN-Standard etabliert, besonders beliebt für Anwendungen, die Flexibilität bei der Implementierung erfordern und die lizenzfreien ISM-Funkbänder (Industrial, Scientific, Medical) nutzen.

 Es definiert das Kommunikationsprotokoll und die Systemarchitektur, während die zugrunde liegende LoRa-Physikschicht (entwickelt von Semtech) die Long-Range, Low-Power Spread-Spectrum-Modulationstechnik bereitstellt.

• Hauptmerkmale:
• Große Reichweite: Erreicht Kommunikationsverbindungen über mehrere Kilometer in städtischen Umgebungen und potenziell Zehner von Kilometern bei ländlicher Sichtverbindung.
• Niedriger Stromverbrauch: Nutzt asynchrone Kommunikation und Tiefschlafmodi, was oft eine Batterielebensdauer von Endgeräten über Jahre ermöglicht. Geräteklassen (A, B, C) bieten unterschiedliche Kompromisse zwischen Stromverbrauch und Downlink-Latenz.
• Lizenzfreies Spektrum: Arbeitet in weltweit verfügbaren ISM-Bändern (z. B. 868 MHz in Europa, 915 MHz in Nordamerika), reduziert die Abhängigkeit von Netzbetreibern und ermöglicht private Netzwerkbereitstellungen.
• Star-of-Stars Topologie: Endgeräte kommunizieren direkt mit mehreren Gateways, die Daten dann an einen zentralen Netzwerkserver weiterleiten. Dies erhöht die Zuverlässigkeit und vereinfacht die Netzwerkplanung im Vergleich zu Mesh-Netzwerken.
• Adaptive Data Rate (ADR): Ermöglicht dem Netzwerkserver, die Datenrate und Sendeleistung für jedes Gerät zu optimieren und so Reichweite und Batterielebensdauer auszugleichen.
• Sicher: Beinhaltet End-to-End-Verschlüsselung mit AES-Schlüsseln auf Netzwerk- und Anwendungsebene.
• • Stärken: Der Hauptvorteil von LoRaWAN liegt in seiner Flexibilität bei der Bereitstellung. Unternehmen können eigene private Netzwerke für spezifische Campus- oder Industrieanforderungen aufbauen und verwalten, mit Community-Netzwerken zusammenarbeiten oder Dienste von öffentlichen LoRaWAN-Netzbetreibern nutzen. Diese Flexibilität, kombiniert mit einem großen und ausgereiften Ökosystem von Geräteherstellern, Gateway-Anbietern und Plattformanbietern (gefördert durch die LoRa Alliance®), macht es zu einer beliebten Wahl.
• • Typische Anwendungsfälle: Smart Cities (Parken, Abfallmanagement, Straßenbeleuchtung), Smart Agriculture (Bodenfeuchte, Umweltüberwachung), Smart Buildings (Submetering, Anwesenheitserkennung), industrielles Asset Tracking und Zustandsüberwachung, Lieferkettenlogistik.
• • Fortschritte auf der WIoT Tomorrow: Erwarten Sie die neuesten LoRaWAN-Entwicklungen:
• Next-Gen Module: Kleinere, energieeffizientere, stärker integrierte Module, potenziell mit zusätzlichen Sensoren oder Konnektivitätsoptionen.
• Fortschrittliche Gateways: Gateways mit höherer Kapazität, integrierter Edge-Verarbeitung, Optionen mit diversifiziertem Backhaul (einschließlich Satellit).
• Netzwerkserver-Innovation: Verbesserungen im Netzwerkmanagement, bei der Skalierbarkeit, bei Geolokalisierungsfunktionen (basierend auf Time Difference of Arrival - TDoA) und beim vereinfachten Geräte-Onboarding.
• LoRaWAN Relay: Funktionen zur Erweiterung der Netzabdeckung, indem Geräte als Relais fungieren.Verbesserte Sicherheitsmerkmale: Laufende Verbesserungen im Schlüsselmanagement und der Protokollsicherheit.
• Roaming & Interoperabilität: Einfachere Integration zwischen verschiedenen öffentlichen und privaten Netzwerken weltweit.

NB-IoT (Narrowband IoT) und LTE-M (LTE Cat-M1) arbeiten im lizenzierten Mobilfunkspektrum und werden von 3GPP standardisiert. Sie bieten LPWAN-Lösungen, die auf bestehender und sich entwickelnder Mobilfunknetzinfrastruktur aufbauen. 

Dies bietet inhärente Vorteile hinsichtlich Abdeckung, Zuverlässigkeit und Qualität des Managed Service.

• Hauptmerkmale:

• Lizenziertes Spektrum: Arbeitet in dedizierten Frequenzbändern, die Mobilfunknetzbetreibern (MNOs) gehören, und bietet Schutz vor Interferenzen, die in unlizenzierten Bändern üblich sind.
• Weitreichende Abdeckung: Nutzt die umfangreiche Präsenz bestehender Mobilfunkmasten und bietet somit von Anfang an eine breite (oft nationale oder internationale) Abdeckung.
• Managed Service: Konnektivität wird typischerweise als Dienstleistung von MNOs bereitgestellt, was das Netzwerkmanagement für den Endbenutzer vereinfacht.
• Robuste Sicherheit: Profitiert von den etablierten Sicherheitsmechanismen der Mobilfunknetze (SIM-basierte Authentifizierung, Verschlüsselung).
• Energiesparmodi (PSM & eDRX): Standardisierte Funktionen, die es Geräten ermöglichen, über längere Zeiträume zu schlafen, was entscheidend ist, um eine mehrjährige Batterielebensdauer zu erreichen, die mit anderen LPWANs vergleichbar ist.
• • Unterscheidung NB-IoT und LTE-M: Obwohl beides Mobilfunk-IoT LPWANs sind, bedienen sie leicht unterschiedliche Anforderungen:
• NB-IoT (Cat-NB1/NB2): Optimiert für extrem niedrigen Stromverbrauch, tiefe Gebäudedurchdringung und die Übertragung kleiner, seltener Datenpakete. Es verwendet einfachere Modulationsschemata, was zu niedrigeren Datenraten, aber exzellenten Link-Budgets führt. Ideal für statische Anwendungen wie intelligente Zähler (Wasser, Gas, Strom), Umweltsensoren, intelligentes Parken und einfache Tracker, die periodisch Standorte melden. Es unterstützt typischerweise keine Mobilitätsfunktionen wie reibungsloses Handover zwischen Zellen oder Sprachkommunikation.
• LTE-M (Cat-M1): Bietet höhere Datenraten als NB-IoT, unterstützt volle Mobilität (Handover zwischen Mobilfunkmasten) und ermöglicht sogar Voice over LTE (VoLTE)-Funktionen. Dies macht es geeignet für Anwendungen, die mehr Bandbreite, Gerätemobilität oder gelegentliche Sprachkommunikation erfordern, wie z. B. fortschrittliche Asset Tracker, Flottenmanagementgeräte, vernetzte Gesundheitsmonitore, Alarmsysteme und einige Point-of-Sale-Terminals. Es verbraucht im Allgemeinen etwas mehr Strom als NB-IoT, ist aber immer noch deutlich effizienter als herkömmliche LTE-Kategorien.
• • Stärken: Die Hauptvorteile sind Zuverlässigkeit, Sicherheit und die durchdringende Abdeckung, die etablierte Mobilfunknetze bieten. Globale Roaming-Vereinbarungen vereinfachen zudem internationale Einsätze.
• • Fortschritte auf der WIoT Tomorrow: Achten Sie auf Fortschritte in:
• Modulkostenreduktion & Integration: Kontinuierliche Bemühungen zur Senkung der Kosten von NB-IoT- und LTE-M-Modulen und deren Integration mit anderen Funktionalitäten (GNSS, Sensoren).
• Verbesserte Energieeffizienz: Verbesserungen in der Modem-Firmware und der Netzwerkimplementierung von PSM/eDRX-Modi zur weiteren Verlängerung der Batterielebensdauer.
• Plattform- & SIM-Management: Vereinfachte Tools zur Verwaltung großer Flotten von Mobilfunk-IoT-Geräten, einschließlich eSIM-Provisionierung und globaler Konnektivitätsplattformen.
• 5G-Integration: Wie NB-IoT und LTE-M in das breitere 5G-Framework passen (Betrieb neben oder Migration hin zu 5G-NR-Fähigkeiten, die für Massive IoT entwickelt wurden).
• Application Enablement Platforms: Lösungen zur Vereinfachung der Entwicklung und Bereitstellung von Anwendungen auf Basis von Mobilfunk-IoT-Konnektivität.

Obwohl LoRaWAN und Mobilfunk-IoT dominieren, spielen auch andere Technologien wichtige Rollen und könnten vorgestellt werden:

• Sigfox: Ein früher LPWAN-Akteur, der einen Ultra-Narrowband (UNB)-Ansatz im unlizenzierten Spektrum verwendet, bekannt für seine Einfachheit und extrem niedrigen Stromverbrauch, aber mit sehr geringen Datenraten und begrenzter Downlink-Fähigkeit. Seine zukünftige Marktpräsenz sollte auf der Veranstaltung bewertet werden.
• mioty: Ein neuerer Standard, der im unlizenzierten Spektrum arbeitet und Telegram Splitting (Aufteilung von Daten in kleinere Teilpakete) nutzt, um eine hohe Störfestigkeit und Zuverlässigkeit zu erreichen, besonders geeignet für massive Geräteeinsätze in anspruchsvollen HF-Umgebungen wie Industrieanlagen.
• Satelliten-IoT: Für Anwendungen in wirklich abgelegenen Gebieten außerhalb der terrestrischen Netzabdeckung (z.B. entlegene Landwirtschaft, Seeverkehrsverfolgung, Pipeline-Überwachung) gewinnen Direct-to-Satellite- oder Satelliten-Backhaul-LPWAN-Lösungen an Bedeutung.

Die Bereitstellung einer LPWAN-Lösung umfasst mehr als nur die Kernfunktechnologie. Ein komplettes Ökosystem aus Hardware und Software ist erforderlich:

• Endgeräte-Module: Die Auswahl des richtigen zertifizierten Moduls (LoRaWAN, NB-IoT, LTE-M, Multi-Mode) ist entscheidend. Schlüsselfaktoren sind Größe, Energieprofil (insbesondere Tiefschlafstrom), unterstützte Frequenzbänder, Antennenschnittstelle, Verarbeitungskapazitäten, integrierte Sensoren und regionale/Betreiber-Zertifizierungen.
• Gateways (LoRaWAN/Privat): Für nicht-zellulare LPWANs überbrücken Gateways Endgeräte zum Netzwerkserver. Zu berücksichtigende Aspekte sind Innen-/Außenbereich-Eignung, Gerätekapazität, Backhaul-Konnektivität (Ethernet, Mobilfunk, Satellit), Stromquelle (PoE, DC, Solar) und Verwaltungsfunktionen.
• Antennen: Die Optimierung der Antennenauswahl und -platzierung für Endgeräte und Gateways ist entscheidend, um die gewünschte Reichweite und Verbindungszuverlässigkeit zu erreichen.
• SIM-Karten & eSIMs (Mobilfunk-IoT): Authentifizieren Geräte sicher in Mobilfunknetzen. eSIMs (embedded SIMs) bieten größere Flexibilität bei der Bereitstellung und Verwaltung von Konnektivität über verschiedene Betreiber und Regionen hinweg, insbesondere für globale Einsätze. Achten Sie auf SIM/eSIM-Managementplattformen.
• Netzwerkserver (LoRaWAN): Das zentrale Gehirn, das das LoRaWAN-Netzwerk verwaltet und für Geräteaktivierung, Datenrouting, ADR und Sicherheit verantwortlich ist. Optionen reichen von Open-Source (The Things Stack, ChirpStack) bis hin zu kommerziellen Managed Services.
• IoT-Plattformen: Cloud-basierte Plattformen (wie AWS IoT Core, Azure IoT Hub, Google Cloud IoT) oder spezialisierte IoT-Plattformen sind unerlässlich für das Gerätemanagement im großen Maßstab, die Datenerfassung, -speicherung, -verarbeitung, -analyse, -visualisierung und die Integration mit Unternehmensanwendungen.

Die Auswahl der optimalen LPWAN-Technologie hängt stark von den spezifischen Anwendungsanforderungen ab:

• Abdeckung: Benötigen Sie eine flächendeckende nationale/internationale Abdeckung (bevorzugt Mobilfunk-IoT) oder können Sie Ihre eigene Infrastruktur aufbauen oder bestehende regionale Netzwerke nutzen (bevorzugt LoRaWAN oder potenziell mioty)?
• Datenrate & Frequenz: Wie viele Daten müssen Geräte senden und wie oft? (NB-IoT für sehr kleine/seltene, LTE-M für moderate, LoRaWAN bietet variable Raten).
• Energiebudget: Ist eine mehrjährige Batterielebensdauer mit einer kleinen Batterie die primäre Einschränkung (bevorzugt NB-IoT, LoRaWAN Klasse A)?
• Mobilität: Muss sich das Gerät bewegen und zuverlässig die Verbindung aufrechterhalten (bevorzugt LTE-M)?
• Bereitstellungsmodell & Kosten: Wird ein Managed-Service-Modell bevorzugt (Mobilfunk-IoT) oder ist die Flexibilität/potenzielle Kostenersparnis durch den Aufbau eines privaten Netzwerks wünschenswert (LoRaWAN)? Berücksichtigen Sie Modulkosten, Datentarifkosten (falls zutreffend) und Infrastrukturkosten.
• Sicherheitsanforderungen: Obwohl alle auf Sicherheit abzielen, bietet lizenzierter Mobilfunk oft robuste, standardisierte Sicherheit direkt über die SIM-Infrastruktur.
• Reife des Ökosystems: Berücksichtigen Sie die Verfügbarkeit von Geräten, Werkzeugen und Fachwissen für jede Technologie.

Oft gibt es keine Einheitslösung. Multi-Mode-Module, die sowohl Mobilfunk-IoT als auch potenziell eine Nahbereichstechnologie wie BLE unterstützen, werden immer häufiger und bieten Flexibilität.

Der LPWAN-Bereich ist dynamisch:

• Massive Implementierungen: Technologien reifen heran und ermöglichen wirklich groß angelegte Rollouts, die zuvor durch Kosten- oder Energiebeschränkungen behindert wurden.
• Satellitenkonvergenz: Die Integration terrestrischer LPWANs mit Satelliten-Backhaul oder direkter Satellitenkonnektivität eröffnet neue Remote-Anwendungen.
• 5G-Evolution: LPWAN-Standards (insbesondere NB-IoT/LTE-M) werden in das 5G-Framework integriert, was langfristige Rentabilität und Potenzial für neue Fähigkeiten gewährleistet.
• Kosten- & Energieoptimierung: Kontinuierliche Innovation senkt die Modulkosten und reduziert den Energieverbrauch weiter.
• Vereinfachte Entwicklung & Bereitstellung: Fokus auf Tools und Plattformen, die das Design, die Bereitstellung und die Verwaltung von LPWAN-Lösungen erleichtern.
• End-to-End-Sicherheit: Ein ständig wachsender Fokus, von sicheren Hardwareelementen bis hin zu sicheren Cloud-Plattformen.

Für jeden, der an der Bereitstellung von Long-Range, Low-Power vernetzten Systemen beteiligt ist, ist die WIoT Tomorrow 2025 unverzichtbar:

• Technologien vergleichen: Sehen Sie LoRaWAN, NB-IoT, LTE-M, mioty und potenziell andere Lösungen nebeneinander demonstriert.
• Das Ökosystem treffen: Treten Sie direkt mit führenden Modulherstellern, Gateway-Anbietern, Antennenspezialisten, SIM/eSIM-Anbietern, Netzbetreibern und Plattformanbietern in Kontakt.
• Best Practices lernen: Besuchen Sie Konferenz-Sessions und SpeedLabs, die sich auf LPWAN-Bereitstellungsstrategien, Netzwerkplanung, Energieoptimierungstechniken, Sicherheitsimplementierung und spezifische Branchenanwendungsfälle konzentrieren.
• Partner finden: Identifizieren Sie Systemintegratoren und Lösungsanbieter mit Expertise im Aufbau und der Bereitstellung kompletter LPWAN-Lösungen.
• Am Puls der Zeit bleiben: Verstehen Sie die Roadmap für diese Technologien, einschließlich der 5G-Integration und zukünftiger Verbesserungen.

Low-Power Wide-Area Networks verändern die IoT-Landschaft grundlegend und machen es möglich, Geräte zu vernetzen und Daten von Standorten und Anwendungen zu sammeln, die bisher unerreichbar waren. 

Ob Sie die Flexibilität von LoRaWAN oder die zuverlässige Abdeckung von Mobilfunk-IoT nutzen – das Verständnis der Fähigkeiten, Einschränkungen und des Ökosystems rund um diese Technologien ist entscheidend für den Erfolg.

Die WIoT Tomorrow 2025 bietet die kritische Konzentration von Technologie, Fachwissen und Verbindungen, die erforderlich sind, um fundierte Entscheidungen zu treffen und LPWAN-Lösungen erfolgreich zu implementieren. 

Es ist die definitive Veranstaltung, um die Hardware, Software, Plattformen und Strategien zu erkunden, die benötigt werden, um das Unvernetzte wirklich zu vernetzen und das Potenzial massiver IoT-Implementierungen zu erschließen.