Das IoT boomt, und LoRaWAN und NB-IoT sind zwei führende Low-Power-Wide-Area-Netzwerke (LPWANs). Diese drahtlosen Sprachen mit großer Reichweite und geringer Bandbreite mögen zunächst verwirrend klingen, sind aber der Schlüssel zur Erschließung beeindruckender IoT-Funktionen.
Ob Sie Vermögenswerte in einem weitläufigen Lager verfolgen, die Umweltbedingungen auf einem Bauernhof überwachen oder ein riesiges Smart-City-Netzwerk aufbauen möchten – LoRaWAN und NB-IoT bieten Ihnen die passende Lösung. Natürlich gibt es auch andere drahtlose Optionen wie Zigbee und Bluetooth, aber sie können einfach nicht mit der Reichweite und Akkulaufzeit dieser LPWANs mithalten. Wir sprechen von jahrelangem Betrieb mit einer einzigen Ladung!
Egal, für welches Team Sie sich entscheiden – für die offenen Standards von LoRaWAN oder für die reibungslose Mobilfunktechnologie von NB-IoT –, Sie werden von der beeindruckenden Leistung überwältigt sein.
LoRaWAN und NB-IoT sind beides LPWAN-Technologien, funktionieren aber deutlich unterschiedlich. LoRaWAN nutzt lizenzfreies Spektrum und proprietäre Spread-Spectrum-Modulation, während NB-IoT lizenzierte LTE-Bänder und schmalbandigen 4G-Mobilfunk nutzt. Um den Vergleich dieser beiden Optionen wirklich zu verstehen, müssen wir die Funktionsweise von LoRaWAN und NB-IoT definieren.
LoRaWAN ist ein energiesparendes Wide Area Networking-Protokoll der LoRa Alliance für batteriebetriebene IoT-Geräte mit geringem Stromverbrauch. Es nutzt die LoRa-Bitübertragungsschicht, ein proprietäres Spread-Spectrum-Modulationsverfahren, das auf der von Semtech patentierten Chirp Spread Spectrum (CSS)-Technologie basiert.
Die LoRaWAN-Spezifikation definiert ein sicheres, bidirektionales Kommunikationsprotokoll mit Funktionen wie End-to-End-Verschlüsselung, Datenauthentifizierung und Mobilitätsunterstützung. LoRaWAN-Netzwerke benötigen Gateways, um Endgeräte mit dem Internet zu verbinden. Für jedes Gerät fallen geringe Gebühren für die LoRa-Chipsätze an.
LoRaWAN zielt darauf ab, eine einfache Möglichkeit zu bieten, IoT-„Dinge“ mit regionalen, nationalen oder globalen Netzwerken zu verbinden und gleichzeitig wichtige IoT-Anforderungen wie geringen Stromverbrauch, große Reichweite, Lokalisierungsdienste und sichere Kommunikation zu erfüllen.
NB-IoT (Narrowband IoT) ist ein von 3GPP entwickelter Mobilfunkstandard, der stromsparende Weitverkehrsnetze für IoT-Geräte ermöglicht. Er ist für eine breite Abdeckung und verbesserte Durchdringung stationärer IoT-Sensoren und -Messgeräte in Innenräumen optimiert.
Im Gegensatz zum lizenzfreien LoRaWAN-Protokoll arbeitet NB-IoT im lizenzierten Mobilfunkspektrum der Mobilfunkbetreiber. Dieser lizenzierte Ansatz zielt auf ein zuverlässigeres und interoperableres Benutzererlebnis ab, trotz höherer langfristiger Kosten im Vergleich zu nicht lizenzierten LPWAN-Technologien.
NB-IoT wurde mit 3GPP Release 13 standardisiert und kann im In-Band-, Guard-Band- oder Standalone-Modus eingesetzt werden, ohne dass Gateways wie LoRaWAN erforderlich sind. NB-IoT-Geräte verbinden sich direkt mit Mobilfunkbasisstationen.
Es gibt einen wachsenden Trend zur Einführung eingebetteter SIMs (eSIMs) für NB-IoT. Laut GSMA Intelligence erachten 83 % der Unternehmen diese als entscheidend für das IoT. eSIMs ermöglichen die Bereitstellung „leerer“ SIM-fähiger IoT-Geräte für eine optimierte globale Konnektivität.
LoRa und NB-IoT gelten als führende LPWA-Protokolle und zeichnen sich durch mehrere gemeinsame Merkmale wie lange Akkulaufzeit, hohe Reichweite und Kosteneffizienz aus. Trotz ihrer auffälligen Ähnlichkeiten gibt es erhebliche Unterschiede zwischen den Standards von NB-IoT und LoRa:
Reichweite und Abdeckung
LoRaWAN nutzt Gateways, um eine Reichweite von 5–15 km pro Gateway zu erreichen. Dadurch eignet es sich für ländliche/abgelegene Gebiete und die Ortung mobiler Anlagen. Die Geolokalisierung erfolgt nicht über GPS.
NB-IoT arbeitet innerhalb einer Mobilfunknetzarchitektur mit einem Radius von 2–3 km pro Mobilfunkstation. Für eine großflächige Abdeckung ist eine dichte Mobilfunkinfrastruktur erforderlich, die Leistung ist jedoch in Innenräumen und städtischen Gebieten mit vorhandener 4G-Infrastruktur besser. NB-IoT nutzt GPS für die Geolokalisierung.
Bandbreite und Datenrate
NB-IoT hat einen klaren Vorteil und bietet dank seines fortschrittlichen Designs eine Bandbreite von 180 kHz bei LTE (höher bei 4G) und Datenraten von bis zu 200 kbit/s. Im Vergleich dazu ist LoRaWAN auf Bandbreiten von 125, 250 und 500 kHz und maximale Datenraten von 50 kbit/s beschränkt. Das lizenzierte Spektrum und die robuste MAC-Schicht von NB-IoT bieten zudem besseren Schutz vor Rauschen und Störungen.
Latency
LoRaWAN legt Wert auf eine längere Akkulaufzeit für IoT-Geräte, geht jedoch auf Kosten einer hohen Latenz. Im Gegensatz dazu bietet NB-IoT als Mobilfunktechnologie eine geringere Latenz durch häufiges „Einchecken“ beim Netzwerk. Dies macht NB-IoT zur besseren Wahl für IoT-Anwendungsfälle, die eine reaktionsschnellere Kommunikation erfordern.
Netzwerktopologie
LoRaWAN verwendet eine Stern-aus-Stern-Topologie, bei der Endgeräte direkt mit Gateways kommunizieren, die dann Daten an einen zentralen Netzwerkserver weiterleiten. Im Gegensatz dazu folgt NB-IoT einer Mobilfunktopologie, bei der Geräte direkt mit Basisstationen verbunden werden und die Mesh-Netzwerkarchitektur der bestehenden Mobilfunkinfrastruktur nutzen. Obwohl die grundlegenden Netzwerkarchitekturen ähnlich sind, liegt der Hauptunterschied in der Verwendung von Gateways als Vermittler bei LoRaWAN im Vergleich zum direkten Konnektivitätsmodell von NB-IoT zwischen Geräten und Basisstationen.
Kosten und Dienstgüte (QoS)
LoRaWAN, das im lizenzfreien ISM-Spektrum betrieben wird, bietet geringere Bereitstellungs- und Gerätekosten. NB-IoT hingegen, das in lizenzierten Mobilfunkbändern betrieben wird, verlangt von den Betreibern hohe Lizenzgebühren für die Spektrumeffizienz. Dieser privilegierte Zugang gewährleistet höchste Qualität und Sicherheit, allerdings zu den hohen Kosten für den Ausbau der LTE-Infrastruktur für IoT-Unterstützung. LoRaWAN ermöglicht lokalisierte, stromsparende Bereitstellungen zu günstigen Preisen, während NB-IoT nahtlose Zuverlässigkeit und Abdeckung bietet – ein Premium-Service, der durch die exklusive Domäne der Mobilfunkbetreiber ermöglicht wird.
Bereitstellungsstatus
Ab 2024 verfügt LoRaWAN über eine globale Präsenz mit über 170 Betreibern in 181 Ländern. Laut GSMANB-IoT hat regional an Bedeutung gewonnen, mit 124 Betreibern in 64 Ländern, hauptsächlich in Asien und Europa. LoRaWAN führte die Chipsatzlieferungen im Jahr 2022 mit 65.9 Millionen an, während NB-IoT 22.4 Millionen ausmachte. Für alle Lieferungen wird ein Wachstum von bis zu 20% pronAnzahl bis 2027.
Die folgende Vergleichstabelle hebt die wichtigsten Unterschiede zwischen LoRaWAN und NB-IoT hinsichtlich verschiedener Parameter hervor.
| LoRaWAN | NB-IoT | |
| Lizenziertes Spektrum | Nein | Ja |
| Ökosystem | LoRa-Allianz | 3GPP |
| Abdeckung und Reichweite | 5-15 km | 1-10 km |
| Datenrate | Senken | Höher |
| Latency | Hoch | Niedrig |
| Energieverbrauch | Sehr niedrig | Niedrig |
| Unterstützt die Gerätemobilität | Ja | Begrenzt |
| Private Netzwerke zulassen | Ja | Nein |
| Roaming | Eingeschränkt | Ja |
| Kosten | Niedriger für lokalisierte Bereitstellungen | Höher, Nutzung bestehender Mobilfunknetze |
LoRaWAN und NB-IoT haben zwar einige Gemeinsamkeiten als stromsparende Weitverkehrsnetztechnologien, unterscheiden sich aber in einigen wichtigen Aspekten erheblich. Betrachten wir die wichtigsten Vor- und Nachteile von LoRaWAN und Narrowband-IoT:
Vorteile von LoRaWAN:
– Unübertroffene Langstreckenfähigkeiten (bis zu 15 km)
– Extrem niedriger Stromverbrauch, Batterielebensdauer über 10 Jahre
– Private und lokale Netzwerkbereitstellung
- Geringere Kosten
– Offener Standard und Interoperabilität
Nachteile von LoRaWAN:
– Niedrigere Datenraten, ungeeignet für Anwendungen mit hoher Bandbreite
– Eingeschränkte Servicequalität und Prioritätsmanagement
– Mögliche Störungen bei dichter Bestückung
– Erfordert dedizierte Gateway-Infrastruktur
Vorteile von NB-IoT:
– Höhere Datenraten im Vergleich zu LoRaWAN
– Nutzt die vorhandene Mobilfunkinfrastruktur für eine breite Abdeckung
– Verbesserte Servicequalität und Prioritätsmanagement
– Sicherheit und Zuverlässigkeit auf Mobilfunkniveau
Nachteile von NB-IoT:
– Höhere Bereitstellungs- und Betriebskosten
– Abhängigkeit von Mobilfunkbetreibern und Infrastruktur
– Kürzere Reichweite und eingeschränkte Durchdringung in Innenräumen
– Höherer Stromverbrauch im Vergleich zu LoRaWAN
LoRaWAN eignet sich hervorragend für Anwendungen, die eine weitreichende Kommunikation, eine hohe Durchdringung im Innenbereich und einen extrem niedrigen Stromverbrauch erfordern. Einige gängige Anwendungsfälle sind:
NB-IoTeignet sich hingegen besser für Anwendungen, die höhere Datenraten, verbesserte Servicequalität und eine größere Abdeckung erfordern. Mögliche Anwendungsfälle sind:
Es wäre zu einfach, LoRaWAN und NB-IoT als reine Ergänzungen oder Konkurrenten zu bezeichnen. Ihre Anwendungsfälle können sich in bestimmten Bereichen überschneiden, aber jeder von ihnen eignet sich aufgrund seiner jeweiligen Stärken besser für unterschiedliche Szenarien.
LoRaWAN überzeugt in ländlichen, abgelegenen Gebieten ohne Mobilfunkabdeckung. Seine große Reichweite, das lizenzfreie Spektrum, der geringe Stromverbrauch und die kostengünstige private Bereitstellung sind entscheidende Vorteile. Auch in Städten ist es nicht zu empfehlen – es eignet sich für intelligente Versorgungsunternehmen, Gebäude, industrielles IoT und vieles mehr. Die GPS-freie Geolokalisierung ist zudem für mobile Anwendungsfälle mit eingeschränktem Akkubetrieb wie Lieferketten- und Transportverfolgung von entscheidender Bedeutung.
Andererseits bietet NB-IoT zuverlässige Konnektivität mit höherer Bandbreite, die sich ideal für unternehmenskritische IoT-Anwendungen in Echtzeit eignet, indem es die vorhandene 4G/LTE-Infrastruktur nutzt. Dadurch eignet es sich gut für Smart Cities, vernetzte Fahrzeuge und industrielle Anwendungsfälle, insbesondere im städtischen Bereich. Die höheren Bereitstellungskosten und die Abhängigkeit vom stromhungrigen GPS können jedoch in ländlichen Gebieten ohne Mobilfunkabdeckung Einschränkungen darstellen.
Die Wahl hängt von Anforderungen wie Abdeckung, Bandbreite, Stromverbrauch, Mobilität und Kosten ab. Anstatt Entweder/Oder ermöglicht der strategische Einsatz beider Lösungen basierend auf den Stärken robuste IoT-Ökosysteme für verschiedene Anwendungsfälle.
Sigfox ist ein weiterer wichtiger LPWAN-Player, der mit LoRaWAN und NB-IoT um die Vorherrschaft in der IoT-Konnektivität kämpft. Es nutzt eine Ultraschmalband-Technologie im lizenzfreien Spektrum. Der Clou? Eine einfache, stromsparende und kostengünstige Option, ideal für Anwendungen, die gelegentlich kleine Datenmengen senden müssen. Die Verbreitung mag zwar noch hinter LoRa und NB-IoT zurückliegen, doch Sigfox hat sich bereits in über 70 Ländern verbreitet. Es ist ein Hit für Logistik und Lieferkettenverfolgung, die eine zuverlässige globale Abdeckung benötigen. Was Sigfox auszeichnet, ist die unkomplizierte Einrichtung, die extreme Energieeffizienz für jahrelange Batterielebensdauer und die Erschwinglichkeit. Es kann winzige Datenpakete praktisch überall übertragen – eine Fähigkeit, die seinen LPWAN-Konkurrenten mit höherer Datenrate fehlt.
Q1: Können LoRaWAN- und NB-IoT-Geräte miteinander kommunizieren?
Nein, LoRaWAN und NB-IoT sind separate Technologien und können nicht direkt miteinander kommunizieren. Es ist jedoch möglich, sie über eine gemeinsame Plattform oder ein Gateway zu integrieren, das zwischen den beiden Protokollen übersetzen kann.
Q2: Welche Technologie ist sicherer, LoRaWAN oder NB-IoT?
Beide Technologien nutzen robuste Sicherheitsmechanismen, aber NB-IoT bietet als Teil des Mobilfunk-Ökosystems im Allgemeinen erweiterte Sicherheitsfunktionen und Verschlüsselung auf Mobilfunkniveau.
LESEN SIE WEITER ÜBER LORAWAN UND NB-IOT
Der Motor ist die Kernkomponente einer Maschine und beeinflusst unmittelbar die Betriebsleistung und…
Das Tempo der IoT-Innovationen der letzten Jahrzehnte hat uns immer wieder aufs Neue verblüfft. Wir haben…
In der Logistikbranche spielen die Sicherheit und Transparenz der transportierten Produkte eine große Rolle.
Seit mehr als einem Jahrzehnt verlassen sich Lagerhäuser auf Echtzeit-Ortungssysteme (RTLS), um…
Sicherheit ist am Arbeitsplatz von großer Bedeutung. Dieser Begriff wird üblicherweise in einem rauen und…
Bei Bluetooth-Gateways dreht sich alles um die Verbindung von Bluetooth-fähigen Endgeräten mit…