Das Internet der Dinge (IoT) entwickelt sich rasant weiter und stellt neue Anforderungen an die Konnektivität. Insbesondere Low-Power Wide-Area Networks (LPWANs) spielen eine entscheidende Rolle, um Geräte über weite Strecken mit geringem Energieverbrauch zu vernetzen. Lange Zeit dominierten Sigfox und LoRa diesen Markt als Hauptkonkurrenten. Beide Unternehmen verfolgten ähnliche Ziele: die Akzeptanz ihrer Technologien durch Mobilfunkbetreiber für IoT-Implementierungen zu fördern. Doch wie haben sich die beiden Technologien im Laufe der Zeit entwickelt, und welche Rolle spielen sie heute im digitalen Zeitalter?
Technologische Grundlagen: Sigfox und LoRa im Detail
Um die Unterschiede und Gemeinsamkeiten von Sigfox und LoRa zu verstehen, ist ein genauerer Blick auf ihre technologischen Ansätze unerlässlich. Diese Unterschiede beeinflussen direkt, für welche Anwendungsfälle sie sich am besten eignen.
Sigfox: Der Ultra-Schmalband-Ansatz
Sigfox setzt auf eine Ultra-Schmalband-Technologie. Dies bedeutet, dass die Datenübertragung über einen sehr schmalen Frequenzbereich erfolgt. Die Technologie nutzt dabei die binäre Phasenmodulation (BPSK), bei der die Phase der Trägerfunkwelle zur Kodierung der Daten verändert wird. Der Vorteil dieses Ansatzes liegt darin, dass der Empfänger nur auf einen winzigen Ausschnitt des Spektrums hören muss, was die Auswirkungen von Störungen minimiert. Dies erfordert ein kostengünstiges Endpunkt-Radio, aber eine anspruchsvollere Basisstation zur Verwaltung des Netzwerks.
Die Kommunikation mit Sigfox funktioniert tendenziell besser in Richtung von der Basisstation weg. Obwohl eine bidirektionale Funktionalität besteht, ist die Kapazität für die Übertragung von der Basisstation zurück zum Endpunkt eingeschränkt. Dies liegt daran, dass die Empfindlichkeit des Endpunkt-Radios geringer ist als die der Basisstation.
Bis Ende 2017 hatte Sigfox eine Präsenz in über 36 Ländern, wobei 17 davon flächendeckend abgedeckt waren. Das Unternehmen plante, diese Zahl bis 2018 auf 60 zu erhöhen.
LoRa und LoRaWAN: Vielseitigkeit durch Modulation
LoRa (Long Range) ist eine Modulationstechnik, die auf Spread-Spectrum basiert und eine größere Bandbreite nutzt. Sie verwendet eine Frequenzmodulation, die sogenannte Chirp Spread Spectrum (CSS), um eine erhöhte Empfindlichkeit des Empfängers zu erzielen. LoRaWAN (Long Range Wide Area Network) ist das Protokoll, das auf LoRa aufbaut und die Verwaltung des Netzwerks regelt.
LoRaWAN nutzt einen breiteren Frequenzbereich als Sigfox und ist daher anfälliger für Interferenzen. Durch die spezifische Art der Kommunikation und die Kodierungsverfahren werden diese Störungen jedoch weitgehend kompensiert. Die praktischen Link-Budgets, also die Reichweite und Signalstärke, sind bei Sigfox und LoRaWAN vergleichbar.
Ein wesentlicher Unterschied zu Sigfox ist, dass sowohl die Endpunkte als auch die Basisstationen bei LoRa relativ kostengünstig sind. Dies liegt daran, dass dasselbe Funkmodul sowohl als Sender als auch als Empfänger fungieren kann.
Geschäftsmodelle: Offenheit versus Kontrolle
Die unterschiedlichen technologischen Ansätze spiegeln sich auch in den Geschäftsmodellen von Sigfox und der LoRa Alliance wider. Diese Modelle haben einen erheblichen Einfluss auf die Verbreitung und Anwendung der Technologien.
Sigfox: Zentralisierte Kontrolle und Lizenzgebühren
Sigfox verfolgt ein Top-Down-Geschäftsmodell. Das Unternehmen behält die volle Kontrolle über seine Technologie, von den Backend-Daten und Cloud-Servern bis hin zur Software der Endpunkte. Sigfox stellt seine Endpunkt-Technologie kostenfrei für Chiphersteller und Anbieter zur Verfügung, sofern bestimmte Geschäftsbedingungen erfüllt werden. Große Hersteller wie STMicroelectronics, Atmel und Texas Instruments produzieren Sigfox-Radios. Sigfox setzt darauf, durch niedrige Anwendungskosten eine breite Nutzerbasis zu gewinnen.
Die Endgeräte von Sigfox verwenden handelsübliche MSK-Funkmodule, die relativ preiswert sind. Ein Chip kann wenige Dollar und ein Modul in großen Mengen unter 10 US-Dollar kosten. Sigfox verdient Geld, indem es Netzwerkbetreibern Lizenzgebühren für den Weiterverkauf seines Technologie-Stacks an Kunden in Rechnung stellt. Das Unternehmen bietet also die Hardware-Grundlagen, verkauft aber das Netzwerk als Dienstleistung. In einigen Fällen betreibt Sigfox die Netzwerke auch selbst, wie in Frankreich und den USA.
Das übergeordnete Ziel von Sigfox ist es, große Netzbetreiber weltweit zu gewinnen, die seine Netzwerke implementieren. Das Unternehmen hat bisher über 300 Millionen Euro an Finanzierung erhalten und verfügt über eine große globale Reichweite. Sigfox ist seit 2009 aktiv und gilt als einer der aggressivsten Vermarkter im IoT-Bereich.
Eine Herausforderung dieses Modells ist die eingeschränkte Flexibilität: Wer ein Sigfox-Netzwerk bereitstellen möchte, muss direkt mit Sigfox zusammenarbeiten. Außerdem kann pro Region nur ein einziges Sigfox-Netzwerk betrieben werden, da das Unternehmen exklusive Vereinbarungen mit Netzwerkbetreibern trifft.
LoRa Alliance: Offenheit und ein breiteres Ökosystem
Die LoRa Alliance verfolgt eine andere Strategie, die auf Offenheit setzt. Die Spezifikationen, die die Netzwerkverwaltung regeln, sind frei zugänglich. Jeder Hardware- oder Gateway-Hersteller kann Module oder Gateways entwickeln, die den LoRaWAN-Spezifikationen entsprechen. Ein zentraler Punkt ist jedoch, dass Semtech der einzige Hersteller des LoRa-Chips ist, auch wenn andere Hersteller Systeme mit Semtech-Silizium anbieten. Das Ökosystem ist also offen, hat aber ein geschlossenes Element im Chip-Bereich.
Die Offenheit des Standards ermöglicht Flexibilität und verhindert, dass die Technologie von einem einzelnen Unternehmen dominiert wird. Dies kann jedoch zu langsameren Entwicklungsprozessen führen, da Standards gemeinschaftlich erarbeitet werden.
Die LoRa Alliance glaubt, dass Offenheit die Akzeptanz fördert. Daher betont sie, dass jeder der Alliance beitreten und Hardware zur Unterstützung entwickeln kann. Unternehmen, die LoRaWAN einsetzen, können auf verschiedene Weise Mehrwert schaffen. Ähnlich wie Sigfox möchte die LoRa Alliance, dass Netzwerkbetreiber LoRaWAN-Netzwerke bereitstellen. Gleichzeitig ermutigt sie auch private Unternehmen und Start-ups, dies zu tun. Um dies zu ermöglichen, werden Diskussionen über das Roaming zwischen Netzwerken geführt, um die Interoperabilität zwischen öffentlichen und privaten Netzwerken zu verbessern.
Anwendungsfälle: Wann LoRa und wann Sigfox?
Die Wahl zwischen LoRa und Sigfox hängt stark von den spezifischen Anforderungen der Anwendung ab. Ein wichtiger Faktor ist die Verfügbarkeit des Netzwerks. Da Sigfox nicht überall verfügbar ist, bietet LoRa oft eine praktikablere Lösung, da man mit LoRa auch eigene Netzwerke aufbauen und verwalten kann.
LoRa: Flexibilität für bidirektionale Kommunikation
LoRa eignet sich besser für Anwendungsfälle, die eine echte bidirektionale Kommunikation erfordern. Wenn beispielsweise eine Kommando- und Steuerungsfunktionalität für das Monitoring von Stromnetzen benötigt wird, ist LoRa oft die beste Wahl.
Sigfox: Effizienz für Burst-Daten
Mit Sigfox ist bidirektionale Kommando- und Steuerungsfunktionalität zwar möglich, erfordert aber eine höhere Netzdichte aufgrund der asymmetrischen Verbindung. Daher eignet sich Sigfox besser für Anwendungen, die nur kleine und seltene Datenpakete senden, wie Alarme oder Messwerte.
Trotz dieser Unterschiede bedienen beide Technologien ähnliche Märkte. Es ist erwähnenswert, dass beide Technologien ursprünglich für die europäischen Regulierungsbänder zwischen 865 und 868 MHz entwickelt wurden und bei der Anpassung an die US-amerikanischen Regularien Herausforderungen zu bewältigen hatten. Fortschritte werden erzielt, und beide Technologien arbeiten an der Optimierung für die Nutzung durch die FCC.
Fazit: Technologie als Werkzeug im IoT
Zusammenfassend lässt sich sagen, dass es im Bereich der IoT-Konnektivität weniger um das Netzwerk selbst als vielmehr um die dahinterliegende Technologie geht. Die Standardisierung und allgegenwärtige Verfügbarkeit eines bestimmten Netzwerks ist unwahrscheinlich.
Wenn Sie eine LPWAN-Technologie für Ihre Anwendung in Betracht ziehen, wählen Sie eine ausgereifte Technologie, die die benötigte Leistung erbringt. Technologien wie Symphony Link, das auf LoRa basiert, bieten sichere und einfache Verbindungen für IoT-Geräte und überwinden die Einschränkungen von LoRaWAN-Systemen. Dazu gehören Energieeffizienz, geringe Kosten, einfache Gerätekonfiguration, keine Duty-Cycle-Beschränkung und Interferenzvermeidung.
Die Wahl der richtigen Technologie ist entscheidend für den Erfolg von IoT-Projekten. Sowohl Sigfox als auch LoRa haben ihre Stärken und Schwächen und eignen sich für unterschiedliche Anwendungsfälle. Es ist wichtig, die spezifischen Anforderungen zu analysieren, um die optimale Lösung zu finden.