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08.03.2019 - 18:30
Weltweit?

LoRaWAN arbeitet ohne SIM-Karten

Weltweites IoT-Netz auf allgemeinen Frequenzen

Das Internet der Dinge gilt als wesent­li­cher Aspekt des zukünf­tigen Mobil­funks. Bald sollen mehr "Geräte" als Menschen mit Handys im Netz sein. Ist der Wasser­tank noch voll, wo gibt es freie Park­plätze, wo ist mein LKW mit den drin­gend benö­tigten Waren? Geht es der Bauma­schine gut? Ist die Wasch­ma­schine daheim noch dicht oder die Wäsche schon trocken? Alles Themen für IoT.

Um diese Infor­ma­tionen zu über­mit­teln, wird ein Netz gebraucht. Das "eigene" Netz von Sigfox nach dem haus­ei­genen "0G"-Stan­dard haben wir schon vorge­stellt. Ein anderer, im Prinzip aber ähnli­cher Ansatz ist "LoRaWAN". "LoRa" steht für "Long Range" (große Reich­weite) und "WAN" für Wide Area Network. Der LoraWAN-Stan­dard setzt wie bei den Kollegen von SigFox auf lizenz­freie Funk­fre­quenzen, wo man sofort losfunken kann und niemand um Geneh­mi­gung fragen oder Frequenzen teuer erwerben oder mieten muss. Solche Frequenzen sind prak­ti­scher­weise welt­weit gere­gelt. LoRaWAN konzen­triert sich dabei beispiels­weise auf 868 MHz (für SRD = Short Range Devices) oder 915 MHz (je nach Land oder Region) Allianz der Willigen

Auf dem Mobile World Congress konnte man sich am Stand der Lora-Alliance einen guten Überblick verschaffen.

Auf dem Mobile World Congress konnte man sich am Stand der Lora-Alliance einen guten Überblick verschaffen.
Foto: Henning Gajek / teltarif.de

Die Nutzer von LoRaWAN haben sich in der gleich­na­migen Allianz zusam­men­ge­schlossen, zu der im letzten Jahr alleine 71 Neumit­glieder und 38 neue Netz­be­treiber dazu stießen. Für die Zonen RU864-870 (Russ­land) wurden Kanalpläne erar­beitet, ebenso für Latein­ame­rika.

In mehr als 100 Ländern wurden lokale LoRaWAN-Netze durch lokale Netz­be­treiber ausge­rollt und im letzten Jahr seien 61 Prozent mehr Betreiber von LoRaWAN-Netzen dazu gekommen. Welt­weit sollen bereits 80 Millionen kompa­tible Geräte "ausge­rollt" sein, 60.000 Entwickler hätten für 10.000 Einzel­netz­werke passende Anwen­dungen entwi­ckelt. Die Einzel­netz­werk­be­treiber arbeiten vor Ort und sind über die LoRaWAN-Allianz mitein­ander verbunden. Das bedeutet: Wenn ein Gerät das Gebiet eines bestimmten Netz­be­trei­bers verlässt, kann es im Gebiet eines anderen Netz­be­trei­bers "roamen". Bis auf Grön­land und weite Teile Afrikas (rund um den Äquator) ist LoRaWAN "welt­weit" vertreten, was aber nicht bedeutet, dass es dort eine 100 Prozent Flächen­de­ckung gibt. Keine SIM-Karte LoRaWAN arbeitet ohne SIM-Karten mit einer zentral verwal­teten ID, womit das einzelne Gerät erkannt und adres­siert werden kann. Dazu werden ein "AppKey" und ein Network-Key ("NwkKey") verwendet. Jeder Funk­ver­kehr wird durch zwei Session-Keys geschützt. Die Nutz­last ("Payload") ist mit AES-CTR verschlüs­selt und über­trägt einen Rahmen sowie eine Prüf­summe (Message Inegrity Code - MIC), der mit AES-CMAC berechnet wurde, um zu vermeiden, dass Pakete geknackt oder verfälscht werden. In einem Info­blatt geht die Allianz sehr genau auf die Sicher­heits­pro­ble­matik ein und hat für die Zukunft zwei Master-Keys vorge­sehen, einer für das Netz­werk der andere für die Anwen­dungen. Das Schlüssel-Rechen­zen­trum könnte auch unab­hängig vom örtli­chen Netz­be­treiber aufge­stellt sein, um Daten zu schützen. Bei LoRaWAN hat man an die Zukunft gedacht. So sind Firm­ware-Updates für die Endge­räte durchaus über Funk (FUOTA) möglich, sofern die Funk­strecke die notwen­dige Kapa­zität bereit­stellt und das Endge­räte genü­gend Batte­rie­span­nung hat.

LoRaWAN-Endge­räte ("Devices") sollen auch eine Orts­be­stim­mung ermög­li­chen. Dazu wird die Stärke des empfan­genen Signals (RSSI) für eine grobe Orts­be­stim­mung und die Zeit­dif­fe­renz, bis das Signal ange­kommen ist (TDOA) verwendet. Das soll Genau­ig­keiten von 20 bis 200 Meter erlauben. Das Proto­koll ist Open Source Das verwen­dete LoRaWAN-Proto­koll basiert auf dem "Open Source" Stan­dard. So sollen etwaige Fehler schnell gefunden und besei­tigt werden können. Endge­räte, die im LoRaWAN-Netz funken wollen, müssen von der Allianz "zerti­fi­ziert" sein. In Deutsch­land, Europa oder den USA beispiels­weise nehmen DEKRA und TÜV-Rhein­land solche Zerti­fi­zie­rungen vor, der TÜV-Rhein­land ist auch für Asien und Süd-Korea zuständig. Schwer­punkt der Technik ist ein möglichst nied­riger Strom­ver­brauch, damit die in den Modulen enthal­tenen Batte­rien möglichst lange halten, idea­ler­weise 5 bis 10 Jahre.

Große Hoff­nung setzt die Allianz in den Austausch von Mess­werten, beispiels­weise den Verbrauchs­zäh­lern bei Heizungen und Wasser­ver­sor­gern.

Wie bei SigFox ist der "Nach­teil" von LoRaWAN, dass es hier keine SIM-Karte gibt und die notwen­digen Netze "von Grund auf" frisch aufge­baut werden mussten. Solange die Kosten eines LoRaWAN-Netzes güns­tiger als die SIM-Karten basierten NB-IoT oder LTE-M-Netze sind, mögen diese Ange­bote durchaus Vorteile haben. Die GSMA/NB-IoT Allianz versucht poten­zi­elle Nutzer mit sehr güns­tigen Einsteiger-Tarifen zu über­zeugen Viele Hersteller fahren zwei­gleisig

Die Zahl und Art der möglichen Sensoren ist unüberschaubar. Verschiedene Partner bieten LoRaWAN zertifizierte Produkte an, die diesem Standard entsprechen.

Die Zahl und Art der möglichen Sensoren ist unüberschaubar. Verschiedene Partner bieten LoRaWAN zertifizierte Produkte an, die diesem Standard entsprechen.
Foto: Henning Gajek / teltarif.de

Spricht man mit örtli­chen Netz­be­trei­bern oder Herstel­lern, Entwick­lern oder Betrei­bern von IoT-Endge­räten, so fahren sie meist einen offenen Kurs und sind auch auf die Kollegen von NB-IoT oder LTE-M oder älteren M2M-Netzen auf GSM/GPRS-Basis oder GSM-SMS-Basis vorbe­reitet. Lang­fristig könnte das Thema NB-IoT auf die SIM-Karten-basierte Lösung hinaus­laufen, da viele Mobil­funk­netze auf 2G, 3G oder 4G Basis bereits für NB-IoT oder künftig auch LTE-M aufge­rüstet wurden.

Wer sich für die LoRa-Allianz inter­es­siert, findet im Internet ausführ­liche Infor­ma­tionen. Wirft man einen Blick in die Unter­lagen von LoRaWAN fällt auf, dass die Schweizer Swisscom mit von der Partie ist, ferner der euro­päi­sche Entsor­gungs­kon­zern Veolia. Daneben findet man auch Hard­ware-Hersteller wie Cisco oder Sagemcom (Frank­reich), die Such­ma­schine Google, den Handels­kon­zern AliBaba, Netz­be­treiber wie KPN (Nieder­lande) oder Orange (Frank­reich), Proximus (Belgien), SK-Telecom (Süd-Korea), die Hersteller CISCO oder den Netz­werk­aus­rüster ZTE unter den Haupt­spon­soren. LoRa war vor NB-Iot da Kenner der Szene erklären das damit, dass LoRaWAN zu einem Zeit­punkt entstanden sei, als der GSMA/3GPP-Stan­dard für NB-IoT noch nicht fertig gewesen sei. Lang­fristig darf man gespannt sein. Reichen örtliche Einfach-Netze nach einem bestimmten Proto­koll aus und wird diese Proto­koll wirk­lich welt­weit einge­setzt? Oder sollte man auf einen Mobil­funk­an­bieter mit lang­jäh­riger Erfah­rung setzen, der mit NB-IoT oder LTE-M eine von der GSMA stan­dar­di­sierte Lösung verwendet?

Bei Swisscom, die wir dazu befragt haben, sieht man es prag­ma­tisch: "Das Internet der Dinge ist für Swisscom ein wich­tiges Thema. Je nach Kunden­be­dürfnis, welches ein entspre­chendes IoT-Projekt mit sich bringt, stellen wir jeweils das beste Netz zur Verfü­gung. Ob 3G, 4G, 5G, strom­spa­rende Optionen wie LoRaWAN oder neue Funk­stan­dards wie Narrow­Band-IoT für mobile Anwen­dungen oder für die Indoor-Kommu­ni­ka­tion. Unser Port­folio basiert auf einem Tech­no­logie unab­hän­gigen Ansatz, damit die Kundinnen und Kunden die für sie am besten geeig­nete Tech­no­logie nutzen können", so ein Spre­cher der Swisscom dazu.

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