Wie eine Kombination aus LoRa und Satelliten das IoT in Europa ausweiten soll

Die Konnektivität zwischen Geräten im Internet der Dinge (IoT) kann auf zwei verschiedene Weisen realisiert werden: kabelgebunden oder drahtlos. Dabei hängt die Wahl von mehreren Faktoren ab – etwa von Datenfrequenz und -volumen, die im IoT-Netz übertragen werden. Und auch die gewünschte Abdeckung, die Verfügbarkeit von Stromquellen sowie die Bedingungen für die Signalverteilung spielen eine Rolle.

Kabelgebundene Systeme können zeitaufwendig und kostspielig sein. Drahtlose Lösungen, wie beispielsweise auf Basis von Wi-Fi, eignen sich dagegen für kurze Entfernungen, lassen bei größeren Distanzen jedoch zu wünschen übrig. Zellulare Systeme wie NB-IoT und LTE-M, die eine größere Reichweite bieten, sind wiederum an Verträge mit den Betreibern gebunden.

Eine kürzlich von EchoStar Mobile vorgestellte Lösung verspricht, für IoT-Netze in Bezug auf die Konnektivität das Beste aus zwei Welten zu vereinen: LoRaWAN und Satelliten. Es handelt sich um ein Early Adopter Programm für einen Dienst, der auf IoT-Anwendungen in den Bereichen Verkehr und Logistik, Landwirtschaft, Öl, Gas sowie Versorgungsunternehmen abzielt und das gesamte europäische Hoheitsgebiet abdeckt. Dabei werden kabelgebundene und drahtlose Technologien kombiniert.

„Die Konnektivität über den LoRa-Standard ist die Grundlage für 45 % der heutigen globalen IoT-Netzwerke. Es eignet sich perfekt für die Verbindung von ‚Dingen‘ mit geringem Stromverbrauch. Allerdings schränkt seine Abhängigkeit von terrestrischen Verbindungen auch die Anwendung ein. Daher ist die Lösung von EchoStar Mobile der erste Zwei-Wege-Echtzeit-LoRa-Dienst mit Remote- und Mobilfunktionen, der Millionen von Geräten in Europa beliefern wird“, erklärt Telemaco Melia, Vice President und General Manager von EchoStar Mobile.

LoRaWAN (Long Range Wide Area Network) ist ein standardisiertes, quelloffenes, drahtloses Netzwerkprotokoll mit geringem Stromverbrauch und gilt als ideal für die Verbindung batteriebetriebener Geräte. Denn im Vergleich zu anderen terrestrischen Konnektivitätstechnologien, wie zum Beispiel Glasfaser, bietet der LoRaWAN-Standard eine schnelle Verfügbarkeit über weite Gebiete und senkt die Investitions- sowie die Betriebskosten. Das Problem: Bisher sind weniger als 20 % der Erdoberfläche terrestrisch angebunden, wie EchoStar Mobile betont. Daher werden sich erdgebundene Konnektivitätsdienste, wie die auf Basis des LoRaWAN-Protokolls, wahrscheinlich nicht wesentlich über das derzeitige Niveau hinaus ausbreiten. Doch genau hier setzt die Lösung von EchoStar Mobile an, die kostengünstiges terrestrisches LoRaWAN mit Satellitensystemen mit breiter geografischer Abdeckung kombiniert.

Derzeit werden mehrere Satellitendienste angeboten, die fast alle eine eigene Technologie verwenden. Die Integration einer Gruppe von Satelliten in die IoT-Lösung würde deshalb zusätzliche Kosten und Umstände verursachen. Der EchoStar Mobile LoRa Transceiver hingegen stellt nicht nur eine Verbindung zum Satellitennetz her, sondern arbeitet auch mit den terrestrischen LoRa-Netzen im ISM-Band. Des Weiteren ermöglicht es die Dual-Mode-Funktion den Entwicklern von IoT-Lösungen, in ihrem Design sowohl für die terrestrische als auch für die satellitengestützte Modalität eine einzige Technologie zu verwenden – ohne dass eine kostspielige Integration mit der Satellitenhardware erforderlich ist.

Als Beispiel nennt EchoStar Mobile eine Fahrzeugverfolgungslösung, die ein terrestrisches Netz nutzt, wenn sich das Fahrzeug in einer Tiefgarage befindet. Wenn es aber über eine abgelegene Lieferstrecke fährt, auf der ein Dienst solcher Art nicht verfügbar ist, wechselt die Lösung zum Satellitennetz. Dadurch wird eine zuverlässige Datenübertragung zwischen den LoRa-Geräten und den Kontroll- und Informationsverarbeitungszentren gewährleistet.

Der Abdeckungsbereich

Die Lösung von EchoStar Mobile bietet für IoT-Massenanwendungen eine LoRa-Abdeckung in Europa, Großbritannien und Skandinavien an. Außerdem gewährleistet sie über den Satelliten EchoStar XXI des Unternehmens einen LoRa-kompatiblen Zugang zu den IoT-Geräten der Kunden. So senden zum Beispiel IoT-Sensoren, die Temperatur oder Luftfeuchtigkeit messen, Daten an ein EchoStar Mobile LoRa®-Modul, das wiederum lizenzierte S-Band-Frequenzen nutzt, um die Daten an den Satelliten von EchoStar Mobile zu übermitteln. Von dort werden sie anschließend über eine Satelliten-Gateway-Bodenstation und eine LoRa®-konforme Netzinfrastruktur ins Internet übertragen.

Durch die Nutzung lizenzierter Frequenzbänder kann der Satellit EchoStar XXI Signale unter Bedingungen empfangen, mit denen nicht lizenzierte Frequenzbänder Schwierigkeiten hätten. Außerdem werden durch Verbesserungen des LoRa-Standards höhere Datenübertragungsraten erreicht, die Netzkapazität erhöht und die Robustheit gegenüber Störungen verstärkt. Das S-Band hingegen deckt Frequenzen zwischen 2 GHz und 4 GHz ab und ist ideal für die mobile Verständigung, einschließlich der Satellitenkommunikation. Im Gegensatz zu anderen Bandbreiten, wie Ku und Ka, bietet das S-Band zudem einen erheblichen Schutz vor Signalschwund durch Regen, Schnee und Eis. Das bedeutet, dass der Zugang auch bei wechselnden Wetterbedingungen, wie sie in Europa häufig vorkommen, verfügbar bleibt.

Das EchoStar Mobile LoRa-Frühanwenderprogramm wird im Laufe des Jahres 2022 durchgeführt. Die kommerzielle Verfügbarkeit ist bis Ende des Jahres geplant. Informationen zur Teilnahme an dem Programm finden Sie hier.