Mobilfunknetze / Zelluläres IoT

Sie haben alle wahrscheinlich schon von Namen wie 2G, 3G, 4G und 5G gehört (die sich auf verschiedene Generationen von Mobilfunknetzen beziehen). Wie sieht es aber mit Bezeichnungen wie Cat-1, LTE-M und NB- IoT aus?

Vielleicht können Sie die Frage "Was ist zelluläres IoT?" nicht beantworten, aber ich bin sicher, dass Sie mit der zugrunde liegenden Technologie vertraut sind.

Mobilfunknetze verbinden Ihr iPhone mit Google Maps, Instagram und E-Mail und tragen Ihre Stimme durch die Luft. Aber vorbei sind die Zeiten, in denen wir uns nur mit unseren Freunden und der Familie verbinden wollen. Jetzt sehen wir auch den Wert der Verbindung mit den physischen Objekten um uns herum: die Straßenlaternen, Parkuhren und Krankenhäuser, die unseren städtischen Alltag besetzen, oder die unzähligen industriellen Anwendungen wie Fertigung und Landwirtschaft, die die Vernetzung verbessern können.

Was Sie vielleicht nicht wissen, ist, wie die gleiche Mobilfunktechnologie hinter Ihrem Smartphone die nächste Innovationswelle im anbrechenden "Internet der Dinge" (IoT) befähigt. Ericsson prognostiziert, dass die Anzahl der Geräte, die sich mit den mehr als 20 eingesetzten zellularen IoT-Netzen verbinden, bis 2023 mit einer jährlichen Wachstumsrate von 19 Prozent wachsen wird. Das heißt, von den insgesamt geschätzten 20+ Milliarden IoT-Geräten, die bis 2023 angeschlossen werden, erwartet Ericsson 3,5+ Milliarden, die zellspezifisch sein werden, über LTE und 5G und nach Zahlen hauptsächlich in China und im Großraum Nordostasien.

Was ist "zelluläres IoT" und warum sollte es mich interessieren?

Es ist eine Möglichkeit, physische Dinge (wie Sensoren) mit dem Internet zu verbinden, indem man im Grunde genommen das gleiche Material hinter dem Smartphone verwendet. Anstatt ein neues, privates Netzwerk für Ihre IoT-Geräte aufbauen zu müssen, können sie sich im gleichen Mobilfunknetz wie Smartphones aufhalten. Cellular IoT bietet eine Alternative zu Weitverkehrsnetzen mit geringer Leistung (Akronym: "LPWAN") wie die nicht-zellulären Technologien "LoRaWAN" und "Sigfox", die in unlizenzierten Bändern arbeiten.

Warum expandiert das zelluläre IoT so stark?

Mobilfunknetze, die in der Lage sind, massive Datenflüsse zu ermöglichen, sind heute weltweit weit verbreitet, so dass wir keine neue physische Infrastruktur aufbauen müssen, um zellulares IoT zu unterstützen. Doch lange Zeit verbrauchten zellfähige IoT-Geräte eine Tonne Strom und begrenzten ihren Nutzen auf Anwendungen, in denen Strom frei verfügbar war. Jetzt können neue zellularfähige Sensoren jedoch angemessene Datenmengen über weite Strecken übertragen, ohne die Batterie zu entlasten. Und mit 5G am Horizont sieht die Zukunft für das zelluläre IoT gut aus.

Welche Technologien sind im zellulären IoT von Bedeutung?

Nahezu alle aktuellen zellularen IoT-Anwendungen nutzen eine von zwei Technologien: LTE-M oder NB-IoT. Für Sie heißt das: Obwohl es wichtige, anwendungsspezifische Unterschiede zwischen den beiden Arten von zellularem IoT gibt, entscheiden Sie sich im Allgemeinen für die eine oder andere, je nachdem, ob die Mobilfunkinfrastruktur von LTE oder GSM der Standard ist.

Nur die USA, die Niederlande, Irland und Australien haben eine nationale LTE-Versorgung, während GSM in vielen nicht-westlichen Regionen wie Osteuropa und Afrika Standard ist.

Mobilfunknetze / Cellular IoT

Mobilfunknetze bilden das Rückgrat für vieles, was wir wissen und lieben, und ermöglichen es uns, auf das Internet zuzugreifen, Nachrichten zu senden und uns mit Freunden zu verbinden. Zusätzlich zu den persönlichen Vorteilen, die wir alle kennen, spielen Mobilfunknetze auch eine entscheidende Rolle in vielen Anwendungen des Internet der Dinge.
Wie wir erfahren haben, wird es immer einen Kompromiss zwischen Stromverbrauch, Reichweite und Bandbreite geben. Die zelluläre Konnektivität wurde auf Reichweite und Bandbreite auf Kosten des Stromverbrauchs ausgerichtet, was bedeutet, dass sie viele Daten über weite Strecken senden kann, aber die Batterie ziemlich schnell verbraucht.
Dies ist in Ordnung für Geräte, die an eine Stromquelle angeschlossen sind oder häufig wieder aufgeladen werden können (z.B. Ihr Telefon), aber bei IoT-Anwendungen, die entfernte Sensoren/Geräte benötigen, um Monate oder Jahre mit Batterie zu halten.
Daher ist die Mobilfunkverbindung in der Regel für Backhaul reserviert (d.h. ein Gateway könnte LPWAN verwenden, um mit allen Sensoren/Geräten zu kommunizieren, aber über Mobilfunk, um sich mit der Cloud zu verbinden und diese Daten weiterzugeben) oder für Sensoren/Geräte, die viele Daten senden müssen und/oder keine Bedenken hinsichtlich der Akkulaufzeit haben.
Jedoch ist das nicht die ganze Geschichte, wenn es um Mobilfunk geht. Sie haben wahrscheinlich Namen wie 2G, 3G und 4G gehört (die sich auf verschiedene Generationen von Mobilfunknetzen beziehen), aber neue Mobilfunktechnologien wie Cat-1, LTE-M und NB- IoT sind speziell auf IoT-Anwendungen ausgerichtet. Wie bei LPWANs werden wir nicht auf die Details dieser Mobilfunktechnologien eingehen, aber das Hauptmerkmal ist, dass es sich entweder um Upgrades auf bestehende Netzwerke oder eine neue Infrastruktur handelt, die alle speziell darauf abzielen, die Datenkosten pro Sensor/Gerät und Energiebedarf zu senken.