Die "radio access technology" ist der Teil des Mobilfunknetzes, der Daten zwischen Ihrem Gerät und dem Mobilfunkmast überträgt. Die Wahl, die Sie hier treffen, legt die Obergrenze für die Bandbreite, die Untergrenze für den Stromverbrauch und die Reichweite fest, die Sie realistischerweise erwarten können. Dieser Artikel gibt einen Überblick über die einzelnen Technologien und deren Einsatzmöglichkeiten im IoT.

Schnellvergleich

2G: GSM

Status: Auslaufphase. In vielen Ländern (u. a. Australien, Schweiz, Singapur) bereits abgeschaltet, in vielen weiteren Ländern ist die Abschaltung geplant.

GSM war der erste weit verbreitete digitale Mobilfunkstandard. Für das Internet der Dinge (IoT) ist er nach wie vor in zwei engen Anwendungsbereichen von Bedeutung:

• Ältere Fahrzeugflotten die seit Jahren mit 2G-Modems betrieben werden und deren Nachrüstung sich nicht lohnt.

• Ausweichlösung für die Abdeckung in Regionen, in denen LTE-M und NB-IoT noch nicht eingeführt wurden, in der Regel in Schwellenländern.

Bei neuen Entwürfen, Wähle nicht 2G. Die Netzbetreiber gewinnen die Frequenzen zurück, und die heute im 2G-Netz eingesetzten Geräte müssen ersetzt werden, bevor sie das Ende ihrer Lebensdauer erreichen.

3G: WCDMA / CDMA2000

Status: Auslaufphase. In den USA, den meisten EU-Ländern, Australien und weiten Teilen Asiens bereits abgeschaltet; jedes Jahr sind weitere Abschaltungen geplant. Einige Netze sind weiterhin in Betrieb, vor allem in Schwellenländern.

3G sollte in neuen Konzepten nicht berücksichtigt werden. Die verbleibenden Netze werden in den meisten Regionen schneller stillgelegt als 2G, und ein Gerät, das heute im 3G-Netz eingesetzt wird, wird das Netz, auf das es angewiesen ist, wahrscheinlich überdauern. Für bestehende 3G-Geräteflotten ist ein Migrationsplan erforderlich.

4G: LTE

Status: Marktbeherrschend. In praktisch jedem Land mit Mobilfunkinfrastruktur verfügbar.

LTE ist heute das Rückgrat des IoT. Die meisten Geräte nutzen einfaches LTE (Cat-1, Cat-4) für die allgemeine Konnektivität:

• Cat-1 (ca. 10 Mbit/s im Download, 5 Mbit/s im Upload) ist der Einstieg: günstige Module, ordentlicher Durchsatz, breite Unterstützung.

• Cat-4 (~150 Mbit/s im Download, 50 Mbit/s im Upload) – diese Geschwindigkeiten kommen bei Hotspots für Privatkunden und im IoT mit hoher Bandbreite zum Einsatz.

• Höhere Kategorien (Cat-6, Cat-12 usw.) bieten eine noch höhere Bandbreite, sind im IoT jedoch selten anzutreffen.

Wenn Sie sich nicht sicher sind, welche Option Sie wählen sollen, sind LTE Cat-1 oder Cat-4 die sichere Standardwahl.

5G: NR (New Radio)

Status: In den meisten wichtigen Märkten vertreten, rasantes Wachstum.

5G bietet drei wichtige Vorteile für das IoT:

• Höhere Bandbreite. Durchsatz im Multi-Gigabit-Bereich, sofern das Netzwerk dies unterstützt.

• Geringere Latenz. Im besten Fall eine Round-Trip-Zeit im einstelligen Millisekundenbereich.

• Netzwerk-Slicing. Die Möglichkeit, einen logischen „Ausschnitt“ des Netzwerks mit garantierten Eigenschaften (Bandbreite, Latenz, Zuverlässigkeit) bereitzustellen.

Entscheiden Sie sich für 5G, wenn Sie Echtzeit-Video, einen sehr hohen Durchsatz oder garantierte Latenz benötigen. Für die Sensorübertragung im Kilobyte-pro-Tag-Bereich ist 5G überdimensioniert – LTE-M oder NB-IoT sind hier die richtige Wahl.

LTE-M: LTE Kategorie M (Cat-M1)

Status: In den meisten LTE-Märkten in Nordamerika, Europa und Teilen Asiens im Einsatz.

LTE-M ist eine für das Internet der Dinge (IoT) optimierte LTE-Variante. Es nutzt die bestehende LTE-Infrastruktur, arbeitet jedoch in einem schmaleren Frequenzband, was bedeutet:

• Geringere Leistung. Bei seltener Datenübertragung beträgt die Lebensdauer kleiner Batterien mehrere Jahre.

• Geringerer Durchsatz. Typischerweise ~300 kbps; ausreichend für Sensordaten, Steuerung und Kommunikation sowie Sprache (ja, LTE-M unterstützt Sprache), jedoch nicht für Video.

• Bessere Durchdringung innerhalb von Gebäuden. Das schmalere Frequenzband durchdringt Wände besser als Voll-LTE.

• Mobilität wird unterstützt. LTE-M übernimmt den Handover zwischen Zellen und eignet sich daher für bewegliche Geräte (Objektverfolgung, Fahrzeuge).

LTE-M ist die richtige Lösung für die meisten IoT-Projekte wo die Akkulaufzeit wichtiger ist als der Durchsatz.

NB-IoT: Schmalband-IoT (Cat-NB1, Cat-NB2)

Status: Weit verbreitet in der EU, in China und in Teilen Asiens. In Nordamerika eher lückenhaft.

NB-IoT ist der leistungsstärkere Ableger von LTE-M:

• Noch geringerer Stromverbrauch. Die Geräte können zwischen den Übertragungen stundenlang im Ruhemodus bleiben und mit einer Batterie mehr als 10 Jahre lang betrieben werden.

• Noch geringerer Durchsatz. ~20–250 kbps. Konzipiert für Workloads im Bereich von Kilobyte pro Tag.

• Erstklassige, umfassende Berichterstattung. Erreicht Keller, unterirdische Zählerschächte und ländliche Randgebiete, die für LTE-M nicht zugänglich sind.

• Eingeschränkte Mobilität. NB-IoT wurde für stationäre Geräte entwickelt; in manchen Netzen erfolgt der Handover langsamer oder wird gar nicht unterstützt.

Entscheiden Sie sich für NB-IoT, um intelligente Stromzähler, Sensoren für die Landwirtschaft, Parksensoren, Umweltmessgeräte, alles, was in unregelmäßigen Abständen von einem festen Standort aus Daten übermittelt.

Eine Einschränkung: Das NB-IoT-Roaming ist lückenhaft. Wenn Ihre Geräte grenzüberschreitend eingesetzt werden sollen, sollten Sie vor der Entscheidung prüfen, ob das Roaming in den jeweiligen Ländern unterstützt wird.

LoRa / LoRaWAN

Status: Nicht mobilfunkbasiert. Nutzt nicht lizenzierte Frequenzbereiche (ISM-Bänder unter 1 GHz). Erfordert LoRaWAN-Gateways.

LoRa ist keine Mobilfunktechnologie, konkurriert jedoch mit NB-IoT um den Bereich des IoT, der sich durch extrem geringen Stromverbrauch und extrem geringe Bandbreite auszeichnet.

• Sehr große Reichweite. Mehrere Kilometer in Städten, Dutzende Kilometer in ländlichen Gebieten.

• Sehr geringer Stromverbrauch. Eine mehrjährige Batterielebensdauer ist Standard.

• Sehr geringe Bandbreite. Bytes pro Nachricht, nicht Kilobyte.

• Lizenzfreies Frequenzspektrum. Vorbehaltlich von Störungen; keine QoS-Garantien.

• Erforderliche Infrastruktur. Sie benötigen LoRaWAN-Gateways in Reichweite, entweder eigene oder solche eines öffentlichen Netzbetreibers.

LoRa eignet sich hervorragend, wenn Sie die Gateway-Infrastruktur selbst verwalten (z. B. auf einem Campus, einem landwirtschaftlichen Betrieb oder in einer Fabrik) oder wenn ein nationaler LoRaWAN-Betreiber Ihr Gebiet abdeckt. Andernfalls hat in der Regel LTE-M oder NB-IoT die Nase vorn, da die Mobilfunkabdeckung bereits vorhanden ist.

Simbase betreibt keine LoRa-Netzwerke; es wird hier der Vollständigkeit halber aufgeführt, falls Sie einen Konnektivitäts-Stack auswählen möchten.

So treffen Sie die richtige Wahl

1. Wie hoch ist das tägliche Datenvolumen des Geräts?

   • Bytes → NB-IoT oder LoRa

   • Kilobyte → LTE-M oder NB-IoT

   • Megabyte → LTE Cat-1 oder Cat-4

   • Gigabyte → 5G

2. Wie hoch ist die Leistungsaufnahme des Geräts?

   • Netzstromversorgung → beliebige LTE/5G-Kategorie

   • Batterielebensdauer → LTE-M oder NB-IoT

   • Zehn Jahre mit einer Batterie → NB-IoT oder LoRa

3. Wo soll das Gerät eingesetzt werden?

   • Weltweit → LTE Cat-1 (am weitesten verbreitet) oder LTE-M (hervorragende Netzabdeckung in den wichtigsten Märkten)

   • Regionsspezifisch → NB-IoT-Unterstützung pro Land prüfen

   • Gebäudeinnenbereiche / unterirdische Bereiche → NB-IoT oder LTE-M

   • Ländliche/abgelegene Gebiete → LTE-M oder LoRa

4. Ist das Gerät mobil?

   • Ja (Fahrzeuge, Ortungsgeräte) → LTE Cat-1, Cat-4 oder LTE-M

   • Keine (Zähler, Sensoren) → NB-IoT wird praktikabel

Simbase-Support

Simbase-SIM-Karten funktionieren mit allen oben genannten Mobilfunktechnologien (2G und 3G, sofern diese Netze noch in Betrieb sind, 4G LTE, 5G NR, LTE-M, NB-IoT). Welche Technologien eine bestimmte SIM-Karte nutzen kann, hängt vom SIM-Profil und vom Gerät ab. Siehe SIM-Profile für die Abdeckung pro Profil.

Häufig gestellte Fragen

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