Das Zeitalter des Internets der Dinge (IoT) hat verschiedenen Branchen neue Entwicklungsmöglichkeiten eröffnet. Bei IoT-Anwendungen ist eine stabile Datenübertragung entscheidend. Derzeit weisen die beiden wichtigsten drahtlosen Übertragungstechnologien für das IoT – 4G und LoRa – jeweils eigene Vor- und Nachteile auf. In diesem Artikel werden wir diese beiden Technologien eingehend analysieren, um den Lesern ein umfassendes Verständnis ihrer Eigenschaften zu vermitteln und eine Orientierungshilfe bei der Auswahl geeigneter Übertragungslösungen zu bieten.
Überblick über die 4G-Technologie
4G ist die vierte Generation der Mobilfunktechnologie und bietet im Vergleich zu 3G eine höhere Übertragungsrate und eine größere Reichweite. Das 4G-Netz basiert auf IP-Protokollen und nutzt OFDMA, SC-FDMA sowie weitere Multicarrier-Technologien, wodurch es eine höhere Bandbreite und geringere Latenzzeiten bieten kann.
Zu den typischen Anwendungsbereichen des 4G-Netzes zählen hochauflösende Videos, Online-Spiele und industrielles Management (ET3420 von IOTRouter mit integriertem 4G). ET3420 von IOTRouter verfügt über ein integriertes 4G-Kommunikationsmodul, das die Überwachung und Verwaltung entfernter Geräte ermöglicht, um die Wartungseffizienz zu verbessern).
Überblick über die LoRa-Übertragungstechnologie
LoRa ist eine von Semtech in Frankreich entwickelte LPWAN-Technologie (Low-Power Wide Area Network). LoRa nutzt die lineare FM-Spreizspektrum-Modulationstechnik und zeichnet sich unter anderem durch große Übertragungsreichweiten und einen geringen Stromverbrauch aus. Das LoRa-Netzwerk basiert auf einer Stern-Topologie, wobei die Endgeräte über einen einzigen Hop mit einem oder mehreren Gateways kommunizieren. LoRa wird hauptsächlich im Bereich des Internets der Dinge (IoT) eingesetzt, beispielsweise bei intelligenten Zählern, in der Umweltüberwachung und bei der Wasserstandsmessung.
Wie in der Abbildung dargestellt, ET2100 von IOTRouter verwendet die neue LoRa-Spreizspektrums-Technologie, die eine größere Entfernung, schnellere Geschwindigkeit und stärkere Anti-Interferenz-Fähigkeit bietet. Das Arbeitsfrequenzband ist 410~493MHz, die maximale Sendeleistung ist bis zu 30dBm, und die Kommunikationsdistanz ist bis zu 8Km.
Vergleich der Vor- und Nachteile der 4G- und LoRa-Übertragung
1. Sendeentfernung
Das 4G-Netz hat einen großen Abdeckungsbereich, in der Regel bis zu mehreren Kilometern. LoRa hingegen kann Langstreckenübertragungen über Dutzende von Kilometern realisieren und funktioniert besser in abgelegenen Gebieten oder unterirdischen Umgebungen.
2. Übertragungsrate
Die Übertragungsrate des 4G-Netzes kann mehr als 100 Mbps erreichen, was viel höher ist als die 0,3-50 Kbps von LoRa. 4G ist daher besser geeignet für Anwendungen mit hoher Bandbreite wie Video und Audio.
3. Stromverbrauch
Der Stromverbrauch von LoRa-Endgeräten ist äußerst gering, sodass die Batterielebensdauer mehr als 10 Jahre beträgt. 4G-Geräte verbrauchen mehr Strom und müssen häufig aufgeladen werden. Dies führt dazu, dass LoRa eignet sich besser für batteriebetriebene IoT-Geräte Terminals.
4. Aufbau des Netzes
Ein 4G-Netz hängt von der Infrastruktur des Betreibers ab, und die Bereitstellungs- und Wartungskosten sind hoch. Andererseits kann das LoRa-Netz von den Nutzern selbst eingerichtet und verwaltet werden, was flexibler und kostengünstiger ist.
5. Sicherheit
Das 4G-Netz verwendet standardisierte Sicherheitsmechanismen und verfügt über eine hohe Sicherheit, während LoRa auch über bestimmte Verschlüsselungsmaßnahmen verfügt, aber relativ gesehen ist die Sicherheit etwas geringer.
6. Anwendungsszenario
Das 4G-Netz eignet sich für Echtzeitanwendungen mit hoher Bandbreite, z. B. Videoüberwachung, Online-Spiele usw. LoRa eignet sich eher für IoT-Anwendungen mit niedrigem Stromverbrauch und geringer Bandbreite, z. B. intelligente Zähler und Umweltüberwachung.
Die Übertragungstechnologien 4G und LoRa haben jeweils ihre eigenen Vor- und Nachteile und eignen sich für unterschiedliche Anwendungsszenarien. Das 4G-Netz eignet sich für Anwendungen, die eine hohe Bandbreite und Echtzeitfähigkeit erfordern, während die LoRa-Übertragung eher für Anwendungen im Internet der Dinge mit geringem Stromverbrauch und geringer Bandbreite geeignet ist. Bei der Auswahl der Übertragungstechnologie müssen die spezifischen Anwendungsanforderungen abgewogen werden.
Agnes Wang ist Spezialistin für IoT-Lösungen bei IOTRouter und konzentriert sich auf industrielle IoT-Gateways, Edge-Computing und Lösungen für die industrielle Automatisierung.
Sie ist auf industrielle Kommunikationstechnologien spezialisiert, darunter Modbus, IEC 60870-5-104, MQTT, OPC UA, SPS-Integration und Fernüberwachungsanwendungen. Sie verfasst Fachartikel und Anwendungsleitfäden zu industriellen IoT-Lösungen, Protokollkonvertierung und Edge-Computing.
