LoRa vs. NB-IoT: Vergleich von Kommunikationstechnologien

Was sind LoRa und NB-IoT?

LoRa ist eine drahtlose Kommunikationstechnologie, die in nicht lizenzierten Frequenzspektren arbeitet, in der Regel in den ISM-Bändern (Industrie, Wissenschaft und Medizin). Diese Frequenzbänder sind für die Kommunikation über große Entfernungen und mit geringem Stromverbrauch ausgelegt und eignen sich daher optimal für IoT-Geräte, die an weit entfernten Orten eingesetzt werden. LoRa wird häufig mit dem LoRaWAN-Protokoll implementiert, das die Kommunikation zwischen Endgeräten und einem Netzwerkserver verwaltet.

NB-IoT basiert auf der vom 3GPP (Third Generation Partnership Project) entwickelten Mobilfunktechnologie. Sie wird in lizenzierten Frequenzbändern betrieben und soll IoT-Geräten eine zuverlässige und sichere Konnektivität bieten. NB-IoT eignet sich für Netze, die eine hohe Datenzuverlässigkeit und Abdeckung in städtischen Umgebungen erfordern.

Spektrum und Frequenzbänder

Einer der wichtigsten Unterschiede zwischen LoRa und NB-IoT ist das Spektrum, in dem sie arbeiten. LoRa arbeitet in unlizenzierten Bändern, die je nach Region unterschiedlich sein können. Zum Beispiel 868 MHz in Europa oder 915 MHz in Nordamerika. Die Nutzung des unlizenzierten Spektrums macht LoRa kostengünstiger, aber es ist auch anfällig für Störungen durch andere Geräte.

Andererseits wird NB-IoT in lizenzierten Frequenzbändern betrieben und bietet eine stabilere und zuverlässigere Kommunikation. Die Nutzung lizenzierter Frequenzen bedeutet auch eine bessere Kontrolle über das Netz, wodurch das Risiko von Störungen verringert wird. Allerdings ist dies mit höheren Kosten für die Frequenzlizenzierung verbunden.

Abdeckung und Reichweite

LoRa-basierte Netze haben eine relativ hohe Reichweite. Sie können in ländlichen Gebieten eine Reichweite von bis zu 15-20 Kilometern (direkte Sichtverbindung) und in städtischen Umgebungen 2-5 Kilometer erreichen. Damit sind LoRa-Netze ideal für Projekte in der landwirtschaftlichen Überwachungsindustrie, der intelligenten Ressourcenabrechnung und in intelligenten Städten.

NB-IoT-Netze können in ländlichen Gebieten einen kleineren Abdeckungsradius von bis zu 10 Kilometern bieten. Diese Art von Netzwerk bietet jedoch eine höhere Signalpenetration. Dies ist in städtischen Umgebungen nützlich, wo sich die Geräte oft in Kellern, Gebäuden oder anderen Orten mit schlechtem Signalempfang befinden.

Stromverbrauch und Batterielebensdauer

Einer der wichtigsten Faktoren bei der Einrichtung von IoT-Netzwerken ist die Batterielebensdauer. Dies ist besonders wichtig für Geräte, die jahrelang ohne Wartung laufen sollen.

LoRa-Geräte sind für ihren extrem niedrigen Stromverbrauch bekannt, und einige Geräte können bis zu 10 Jahre lang betrieben werden, ohne dass die Batterie ausgetauscht oder aufgeladen werden muss. Diese Lebensdauer ist aufgrund der anpassbaren Datenrate und Leistung in Abhängigkeit von der Entfernung zum Gateway möglich.

NB-IoT-Geräte gelten ebenfalls als energieeffizient, haben aber im Vergleich zu LoRa-Geräten in der Regel eine kürzere Batterielebensdauer. Dies liegt daran, dass NB-IoT-Netzwerke von den Geräten verlangen, dass sie eine ständige Verbindung zum Mobilfunknetz aufrechterhalten. Diese Anforderung verursacht einen höheren Stromverbrauch, insbesondere in Umgebungen mit schwachem Signal.

Datenrate und Latenzzeit

LoRaWAN ist für niedrige Datenraten optimiert – von 0,3 bis 50 kbit/s. Daher eignet es sich besser für Systeme, die eine regelmäßige Datenübertragung erfordern, wie z. B. die Umweltüberwachung oder die Fernabrechnung von Ressourcen.

NB-IoT bietet höhere Datenraten, von 20 bis 250 kbit/s, und eine geringere Latenzzeit im Vergleich zu LoRa. Dadurch eignet sich NB-IoT besser für den Einsatz in Netzen, die eine häufigere Datenübertragung oder Echtzeitkommunikation erfordern. Zum Beispiel für Smart-City-Projekte oder industrielle Automatisierungsprojekte.

Bereitstellungskosten

LoRa hat einen deutlichen Vorteil bei den Infrastrukturkosten: Die Geräte arbeiten im unlizenzierten Spektrum und benötigen keine teuren Lizenzen für Betriebsfrequenzen. Darüber hinaus sind die Kosten für LoRa-Gateways im Vergleich zu Mobilfunk-Basisstationen in der Regel niedriger, was sie zu einer kosteneffizienten Lösung für groß angelegte IoT-Netzimplementierungen macht.

NB-IoT ist als Mobilfunktechnologie mit höheren Kosten für die Frequenzlizenzierung und den Aufbau der Infrastruktur verbunden. Für Unternehmen, die bereits ein Mobilfunknetz betreiben, können die zusätzlichen Kosten für die Bereitstellung von NB-IoT-Netzen jedoch durch die verbesserte Abdeckung, Sicherheit und Zuverlässigkeit gerechtfertigt sein.

Sicherheit

Sicherheit ist eines der Hauptanliegen bei der Einrichtung von IoT-Netzwerken. LoRaWAN-basierte Netzwerke verwenden AES-128-Verschlüsselung, um die Daten während der Übertragung zu schützen. Da LoRa-Geräte jedoch in unlizenzierten Frequenzbändern arbeiten, sind sie möglicherweise anfälliger für bestimmte Arten von Angriffen als Technologien mit lizenziertem Spektrum.

NB-IoT-Netze verwenden Sicherheitsmaßnahmen, die auch in Mobilfunknetzen zum Einsatz kommen: starke Verschlüsselung, SIM-basierte Authentifizierung und sicherer Zugang zu lizenzierten Frequenzen. Dies macht NB-IoT zu einer sichereren Option für Netze, die strenge Sicherheitsmaßnahmen erfordern.

Technologieeinsatz

Die Wahl zwischen LoRa und NB-IoT hängt oft von den spezifischen Anwendungsfällen und Projektanforderungen ab. LoRa eignet sich gut für Netzwerke, die eine Kommunikation über große Entfernungen, niedrige Datenraten und einen geringen Stromverbrauch erfordern. Beispiele sind die Fernabrechnung von Ressourcen, intelligente Landwirtschaft und Umweltüberwachung.

NB-IoT mit seiner besseren Abdeckung, höheren Datenraten und sicheren Konnektivität ist ideal für Anwendungen in städtischen Umgebungen wie intelligentes Parken, Logistiksteuerung und industrielle Automatisierung. Die Fähigkeit der Technologie, tief in Gebäude einzudringen, macht sie besonders effektiv für den Einsatz in Innenräumen.

Für Unternehmen und Entwickler ist es bei der Auswahl der besten Kommunikationstechnologie wichtig, all diese Unterschiede zu verstehen. Unabhängig davon, ob die Priorität auf der Maximierung der Batterielebensdauer, der Minimierung der Kosten oder der Bereitstellung einer zuverlässigen Abdeckung liegt, bieten sowohl LoRa als auch NB-IoT vorteilhafte Lösungen, die auf verschiedene IoT-Netzwerkanwendungsfälle zugeschnitten sind. Jede Technologie hat ihre eigenen Stärken, und die beste Wahl hängt von den spezifischen Anforderungen des aktuellen Projekts ab.