Das Internet der Dinge (IoT) verändert die Industrie in rasantem Tempo, indem es intelligenten Geräten ermöglicht, über große Entfernungen mit minimalem Stromverbrauch zu kommunizieren. Eine der Technologien, die diese Revolution vorantreiben, ist LoRaWAN (Long Range Wide Area Network), ein Protokoll, das für Weitverkehrsnetze mit geringem Stromverbrauch (LPWANs) entwickelt wurde. LoRaWAN funktioniert jedoch je nach Region unterschiedlich, wobei EU868 und US915 die wichtigsten Frequenzbänder in Europa bzw. Nordamerika sind. Das Verständnis der Unterschiede zwischen LoRaWAN EU868 und LoRaWAN US915 ist für Entwickler und Unternehmen, die IoT-Lösungen einsetzen wollen, von entscheidender Bedeutung.
Was ist LoRaWAN?
LoRaWAN ist ein Netzwerkprotokoll, das auf der LoRa (Long Range)-Modulation aufbaut und eine sichere, bidirektionale Kommunikation zwischen IoT-Geräten und zentralen Servern ermöglicht. Es eignet sich besonders für Anwendungen, bei denen Geräte kleine Datenmengen über große Entfernungen übertragen müssen, wie z. B. intelligente Zähler, Anlagenverfolgung und Umweltüberwachung.
Frequenzbänder: EU868 vs. US915
Der größte Unterschied zwischen LoRaWAN EU868 und LoRaWAN US915 liegt in den Frequenzbändern:
EU868:
Arbeitet im Frequenzband 863-870 MHz, das speziell für die unlizenzierte Nutzung in Europa zugewiesen wurde. Die genauen Frequenzen, die in diesem Band verwendet werden, können von Land zu Land innerhalb der Europäischen Union leicht variieren, am häufigsten wird jedoch die Frequenz 868 MHz verwendet.
US915:
Betrieb im 902-928-MHz-Band, das in den Vereinigten Staaten und weiten Teilen Nordamerikas für die unlizenzierte Nutzung zugewiesen ist. Dieses Band ist etwas breiter als das EU868-Band und ermöglicht in einigen Szenarien mehr Kanäle und höhere Datenraten.
Diese Frequenzbänder werden von den regionalen Regulierungsbehörden festgelegt und sind entscheidend dafür, dass drahtlose Geräte sich nicht gegenseitig oder andere Kommunikationsarten wie Mobilfunknetze oder Notdienste stören.
Kanalplan und Bandbreite
Einer der wichtigsten technischen Unterschiede zwischen EU868 und US915 sind die Kanalpläne und Bandbreitenzuweisungen:
EU868 Kanalplan:
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- Im EU868-Band werden normalerweise 8 Kanäle verwendet.
- Jeder Kanal hat eine Bandbreite von 125 kHz.
- Es gibt einen zusätzlichen optionalen Kanal bei 868,8 MHz mit einer Bandbreite von 250 kHz.
- Das Tastverhältnis ist geregelt, d. h. die Geräte können nur einen kleinen Prozentsatz der Zeit senden, um eine Überlastung zu vermeiden.
Je nach Teilband beträgt dieser Anteil in der Regel etwa 1 %.
US915 Kanalplan:
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- Das US915-Band umfasst 64 Kanäle mit einer Bandbreite von jeweils 125 kHz und 8 zusätzliche Kanäle mit einer Bandbreite von 500 kHz.
- Der US915-Plan ermöglicht aufgrund der größeren Anzahl von Kanälen eine höhere Anzahl gleichzeitiger Übertragungen als der EU868-Plan.
- Im Gegensatz zu EU868 gibt es bei US915 keine strikte Begrenzung des Arbeitszyklus, so dass eine häufigere Datenübertragung möglich ist.
Aufgrund der unterschiedlichen Kanalverfügbarkeit eignet sich der US915 besser für dicht besiedelte IoT-Einsätze, bei denen viele Geräte gleichzeitig Daten übertragen müssen. Im Gegensatz dazu eignet sich EU868 aufgrund der begrenzten Kanäle und der strengen Duty-Cycle-Vorschriften besser für Szenarien mit weniger Geräten oder wenn der Stromverbrauch minimiert werden muss.
Sendeleistung und Reichweite
Die Sendeleistung ist ein weiterer Bereich, in dem sich diese beiden Bänder unterscheiden:
EU868:
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- Die maximale Sendeleistung ist in den meisten europäischen Ländern auf 14 dBm (etwa 25 mW) begrenzt.
- Diese geringere Leistung in Verbindung mit strengen Vorschriften für den Arbeitszyklus kann die Reichweite von LoRaWAN-Geräten einschränken, insbesondere in städtischen Umgebungen mit erheblichen Störungen oder Hindernissen.
US915:
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- Die maximal zulässige Sendeleistung beträgt in den Vereinigten Staaten bis zu 30 dBm (1 W).
- Die höhere Sendeleistung von US915 kann zu einer größeren Reichweite führen, so dass es sich für ländliche oder abgelegene Einsatzgebiete eignet, in denen Geräte über mehrere Kilometer hinweg kommunizieren müssen.
Die höhere Sendeleistung in US915 kann zwar die Reichweite der Kommunikation vergrößern, erhöht aber auch den Stromverbrauch, was bei batteriebetriebenen IoT-Geräten ein Nachteil sein kann.
Einhaltung gesetzlicher Vorschriften und Zertifizierung
Der Einsatz von LoRaWAN-Geräten erfordert die Einhaltung der regionalen Vorschriften:
EU868:
Die Geräte müssen den Vorschriften des Europäischen Instituts für Telekommunikationsnormen (ETSI) entsprechen, insbesondere EN 300 220 für Geräte mit geringer Reichweite und EN 301 489 für elektromagnetische Verträglichkeit. Die Einhaltung dieser Normen ist für den legalen Betrieb in Europa unerlässlich.
US915:
Die Geräte müssen die Vorschriften der Federal Communications Commission (FCC) einhalten, insbesondere Teil 15.247 für nicht lizenzierte Funkfrequenzgeräte. Die FCC-Zertifizierung ist für Geräte vorgeschrieben, die in den Vereinigten Staaten verkauft oder eingesetzt werden.
Die Nichteinhaltung dieser Vorschriften kann zu Geldstrafen, rechtlichen Schritten oder der Notwendigkeit führen, nicht konforme Geräte zurückzurufen und zu ändern.
Überlegungen zur Anwendung
Bei der Entscheidung zwischen LoRaWAN EU868 und US915 für Ihren IoT-Einsatz sollten Sie die folgenden Faktoren berücksichtigen:
Geografischer Standort:
Der offensichtlichste Faktor ist der Standort Ihres Einsatzes. EU868 ist für Europa erforderlich, während US915 für Nordamerika notwendig ist. Der Einsatz des falschen Frequenzbandes in der falschen Region kann zu Störungen, rechtlichen Problemen und schlechter Netzleistung führen.
Gerätedichte:
Wenn Ihre Anwendung eine große Anzahl von Geräten auf engem Raum erfordert, kann die größere Anzahl von Kanälen des US915 von Vorteil sein. Wenn jedoch der Stromverbrauch ein Problem darstellt, könnten die niedrigere Sendeleistung und die geringere Einschaltdauer des EU868 besser geeignet sein.
Anforderungen an den Bereich:
Für Anwendungen, die eine Kommunikation über große Entfernungen erfordern, insbesondere in ländlichen Gebieten, kann die höhere Sendeleistung von US915 die erforderliche Reichweite bieten. Im Gegensatz dazu ist EU868 besser für Anwendungen mit geringerer Reichweite oder für Umgebungen mit erheblichen regulatorischen Einschränkungen geeignet.
Einhaltung von Vorschriften:
Stellen Sie immer sicher, dass Ihre Geräte für die Region, in der sie eingesetzt werden, zertifiziert sind. Dazu gehört die Einhaltung der lokalen Vorschriften für Sendeleistung, Einschaltdauer und elektromagnetische Verträglichkeit.
Schlussfolgerung
Das Verständnis der Unterschiede zwischen LoRaWAN EU868 und LoRaWAN US915 ist für den erfolgreichen Einsatz von IoT-Lösungen unerlässlich. Jedes Frequenzband bietet einzigartige Vorteile und Herausforderungen, die von regionalen Vorschriften, Kanalverfügbarkeit und Übertragungsleistungsgrenzen beeinflusst werden. Wenn Sie die Anforderungen Ihrer Anwendung und die Eigenschaften der einzelnen Bänder sorgfältig berücksichtigen, können Sie das geeignete LoRaWAN-Frequenzband auswählen, um eine zuverlässige und konforme IoT-Kommunikation sicherzustellen.
Unabhängig davon, ob Sie einen kleinen Einsatz in einer städtischen Umgebung oder ein groß angelegtes Netzwerk in ländlichen Gebieten planen, ist die Wahl des richtigen LoRaWAN-Frequenzbandes ein entscheidender Schritt, um eine optimale Leistung und die Einhaltung von Vorschriften zu erreichen.
