Auch wenn in letzter Zeit viel über das „Internet of Things“ (IoT) gesprochen wurde, ist die Vernetzung von Geräten nichts Neues. Netzbetreiber bieten seit Jahren GSM-basierte Konnektivitätsmodule an, und Mobilfunkkonnektivität hat sich in zahlreichen Anwendungen bewährt. Das Bahnbrechende am Internet of Things ist nicht die Idee der Gerätekonnektivität an sich, sondern ihre flächendeckende Anwendung. Ähnlich verhält es sich mit LTE, das antritt, das IoT zu revolutionieren – nicht im Hinblick auf sein Format, sondern im Hinblick auf seine Dimension.

Die LTE-Ausprägungen, die sich speziell auf niedrige Kosten, niedrige Bandbreite und geringen Stromverbrauch fokussieren, machen den Weg frei für IoT-Anwendungen, die früher entweder unmöglich zu realisieren oder wirtschaftlich nicht sinnvoll waren. Und da die Zahl internetfähiger Geräte auf über 50 Milliarden bis zum Jahr 2020 steigen soll, wird die LTE-Technologie wahrscheinlich eine maßgebliche Rolle bei der Entwicklung des Internet of Things spielen.

Für Produktentwickler jedoch, die derzeit Lösungen basierend auf den herkömmlichen Netzen realisieren, birgt der Sprung zu LTE sowohl Chancen als auch Risiken. Im Wettlauf um die Implementierung (und Definition) von LTE haben Länder, Mobilfunkanbieter und Hardwarehersteller die verschiedensten Mobilfunktechnologien und Frequenzbänder eingesetzt. Als Folge davon ist die LTE-Landschaft zunehmend fragmentierter und komplexer geworden.

Trotz dieser Herausforderungen erscheint der Übergang zu LTE beinahe unausweichlich zu sein. Damit obliegt es größtenteils den Produktentwicklern, flexible strategische Konzepte zu verfolgen, um ihre IoT-Geräte zukunftssicher zu gestalten.

Die Zukunft des Mobilfunks

Die drahtlose Übermittlung von Daten ist eine Grundvoraussetzung für IoT-Anwendungen, und zwar seitdem die allerersten 2G-Mobilfunkmodule in Geräte eingebaut wurden, um Wartungskosten zu senken. Bei den empfangenen Daten handelte es sich um Informationen wie Bestandsdaten (in Verkaufsautomaten), Manipulationshinweise (an Bezahlterminals) oder Betriebsstunden (in Produktionsanlagen). Die Daten konnten darüber hinaus einfache Funktionen wie die In- und Außerbetriebnahme von Anlagen beinhalten, Bedienpersonal auf eine Fehlermeldung hinweisen oder OTA-Updates (Over the Air) übermitteln.

Mit dem fortschreitenden Ausbau des LTE-Netzes wird sich ein noch viel breiteres Anwendungsspektrum eröffnen. Anwendungen mit vielfältigeren Datenanforderungen wie die Video-, Audio- und Regelungstechnik werden den Bedarf an zuverlässigen, flexiblen und energieeffizienten Verbindungen noch erhöhen.

Heute sind viele IoT-Geräte an entlegenen Orten installiert und werden mit Akkus oder Batterien betrieben. Für diese dezentralen Anwendungen sind sehr energieeffiziente Chipsets und Module erforderlich, die jedoch mit relativ geringen Bandbreiten auskommen müssen. Auch hier ist LTE der Schlüssel zur Konnektivität.

LTE

Bild 1: Für IoT-Anwendungen eignet sich zum einen die LTE-Variante Cat M1. U-Blox

Derzeit soll LTE IoT-Anwendungen unterstützen, indem „Ressourcenblöcke“ für den IoT-Datenverkehr mit niedriger Bandbreite in Form von sogenannten „Kategorien“ zur Verfügung gestellt werden. Für das IoT kommen vor allem LTE Kategorie M1 (Bild 1) für Machine Type Communications (bekannt unter den Bezeichnungen LTE-MTC, LTE-M oder LTE Cat M1) sowie NB-LTE-M und NB-IoT (NB bedeutet Narrowband) zum Einsatz (Bild 2).

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Bild 2: Neben Cat M1 kommt auch die LTE-Variante NB-IoT für das Internet der Dinge zum Einsatz. U-Blox

Die Kategorien, die für den IoT-Datenverkehr bestimmt sind, benötigen vergleichsweise einfache Chipsets. Das bedeutet zweierlei: niedrigeren Betriebsstrom (was den Einsatz von Knoten für extrem niedrige Versorgungsspannungen wie intelligente Sensoren und Aktoren ermöglicht) und niedrigere Kosten (was ein breiteres und vielfältigeres Anwendungsspektrum erlaubt). Zum Teil wird dies durch die Verwendung niedrigerer (bezogen auf 3G) Bandbreiten erreicht. Dadurch sind sie noch besser für IoT-Anwendungen geeignet, bei denen der Datenaustausch begrenzt ist.

Fragmentierung der Mobilfunklandschaft

Produktentwickler, die den Einstieg in Mobilfunkkonnektivität suchen, stehen vor mehreren, nicht unerheblichen Hürden. Die Mobilfunklandschaft, die bislang durch Roaming-Vereinbarungen und eine Reihe fester Frequenzbänder einfach geregelt war, wird mit LTE viel komplizierter werden. Produktentwickler werden sich auf die geplante (aber nicht immer öffentlich bekannt gegebene) Abschaltung der vorhandenen 2G/3G-Netze sowie auf die internationale Fragmentierung von LTE-Standards und Bändern einstellen müssen.

Viele, aber nicht alle, Betreiber haben bereits angekündigt, ihre 2G-Netze innerhalb der nächsten zehn Jahre abschalten zu wollen. Und je mehr Investitionskapital in LTE fließt, desto ungewisser ist auch die Zukunft der 3G-Netze.

Gleichzeitig haben die Betreiber eigene Herausforderungen im Hinblick auf die Kundenbindung zu bewältigen. Kunden beim Übergang zu LTE zu unterstützen, setzt ein Verständnis der komplexen Beziehungen von Chipset-Anbietern, Modulherstellern und Mobilfunkanbietern voraus.

In der Mobilfunklandschaft hat es schon immer regionale Unterschiede gegeben, die die Lage komplexer gemacht haben. Leider wird sich daran auch mit LTE nichts ändern. In der Vergangenheit konnten Produktentwickler in punkto internationale Kompatibilität auf Roaming-Vereinbarungen setzen. Mit dem Aufkommen von LTE wird die Fragmentierung in den von verschiedenen Mobilfunkanbietern verwendeten Frequenzbändern diese Form von Roaming-Vereinbarungen jedoch unmöglich machen.

Manche sehen dies als Zeichen, dass Produktentwickler eventuell selbst als MVNOs (Mobile Virtual Network Operators = virtuelle Mobilfunknetzbetreiber) fungieren und mit Mobilfunkanbietern direkt Vereinbarungen aushandeln müssen. Diese Probleme sind nicht gerade förderlich für Innovationen und können sich als entmutigende oder geradezu lähmende Hürden für einen Markteintritt erweisen. Die Aushandlung von Vereinbarungen mit Netzbetreibern könnte jedes Mal viele Monate dauern und individuellen Bedingungen für Service, Preisgestaltung und Datenvolumen unterworfen sein. Der Wiederverkauf der Dienste wird Hersteller, die als MVNOs auftreten, vor weitere Herausforderungen stellen.

Einige dynamische Unternehmen gehen dieses Problem an, indem sie IoT-Plattformen einrichten, die den Produktentwicklern die Bürde der Konnektivität abnehmen. Mit diesen Plattformen will man die Vorteile von MVNOs mit den umfangreichen Ressourcen Cloud-basierter Service-Anbieter kombinieren.

 

Lesen Sie auf der nächsten Seite mehr über die internationale Produktkomplexität und Chancen sowie Herausforderungen bei LTE.

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