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M2M/Internet-of-Things

LTE-Upgrade für das mobile IoT

24. November 2015, 10:11 Uhr | Jörg Köpp, Leiter Wireless-Market-Segment, M2M/NFC bei Rohde & Schwarz

Fortsetzung des Artikels von Teil 3

LP-WAN eine Konkurrenz für LTE-M?

Mit den neuen Leistungsmerkmalen für LTE-M lassen sich wesentlich mehr IoT-Anwendungen adressieren. Das wird vielen Anwendern den Schritt von 2G/3G-Technologien zu LTE erleichtern. Es gibt schon heute Anforderungen an extrem kostengünstige und stromsparende Geräte, für die zellulare Technologien im Moment nicht geeignet erscheinen. So hat sich in den vergangenen Jahren eine Reihe von alternativen Technologien wie „Low Power-WAN“ einen Markt erobert. Diese LP-WAN-Technologien sind meist optimiert für Sensornetzwerke mit sehr kleiner Datenmenge, wie etwa für Rauchmelder oder Füllstands-Sensoren für Mülltonnen. Sie punkten unter anderem mit sehr großer Reichweite und der Nutzung lizenzfreier Frequenzen. Ein prominenter Vertreter ist „Sigfox“. Das Netzwerk nutzt eine Ultra-Narrowband-Technologie und kommt bereits in einigen nationalen Netzwerken zur Anwendung. Sigfox ist optimiert für das gelegentliche Senden sehr kleiner Datenpakete und erlaubt den Empfang ausschließlich in einem kurzen Zeitfenster – unmittelbar nach dem Versenden von Nachrichten.

Ein weiteres Beispiel ist „LoRa“. Die In-dustrievertreter dieser Technologie haben sich in der „LoRa Alliance“ zusammengefunden. Basierend auf der Lora-Technologie von Semtech hat sie den Standard „LoRaWan“ spezifiziert und arbeitet derzeit auch an einer Spezifikation zur Zertifizierung entsprechender Geräte. Lora nutzt eine Art frequenzmodulierte Spread-Spectrum-Technologie, die in ähnlicher Form auch bei Radarapplikationen eingesetzt wird. Sie unterstützt dabei drei Klassen von Geräten. In der Klasse A ist der Empfang, ähnlich wie bei Sigfox, nur nach dem Versenden von Nachrichten in zwei kurzen Empfangsfenstern möglich. Klasse B erlaubt periodische Empfangsfenster, die über Beacons synchronisiert werden. Klasse-C-Geräte sind immer empfangsbereit außer das Gerät sendet gerade. Weitere LP-WAN-Technologien sind zum Beispiel Weightless-N und RPMA.

GSMA – Extreme-Low-Cost-Devices

Auch die GSMA hat sich schon vor geraumer Zeit dem Thema Internet-of-Things verschrieben und in diesem Jahr eine LP-WAN-Initiative ins Leben gerufen. Ziel ist es, schnellstmöglich LP-WAN-Standards, basierend auf den etablierten zellularen Standards, im lizensierten Spektrum zu definieren. Die etablierten Infrastruktur-, Modem-, und Chipset-Hersteller haben sich sehr schnell mit den mobilen Serviceanbietern zusammengefunden, um einen entsprechenden Standard zu entwickeln. Ziel ist es, in Rel. 13 den Standard zu verabschieden und im Jahre 2016 kommerzielle Produkte vorstellen zu können. Die ersten Feldversuche laufen bereits.

Es gibt noch eine Reihe technischer Diskussionen und alternativer Ansätze. Doch hat das Gremium sich bereits darauf verständigt, dass es einen sogenannten Schmalband-IoT-Standard geben soll – Narrow-Band-Internet-of-Things, NB-IoT. Der Standard soll Ressourcenblöcke des LTE-Carriers, ungenutzte Ressourcen im Spektrum zwischen benachbarten Carriern oder Ressourcen in einem speziell reservierten Spektrum nutzen können. Das Anforderungsprofil für diesen neuen Standard beinhaltet einen extrem niedrigen Stromverbrauch, sehr niedrige Kosten, verbesserten Empfang in Gebäuden, sowie die Unterstützung einer riesigen Anzahl von Geräten mit wenig Datenverkehr.

Fazit und Ausblick

Eine ganze Reihe von Standardisierungsaktivitäten soll sicherstellen, dass die passenden Kommunikationstechnologien für die Zukunft des Internet der Dinge zur Verfügung stehen werden. Diese Aktivitäten zeigen auch schon den Weg für die fünfte Mobilfunkgeneration auf. Auch hier spielen Anforderungen nach extrem geringer Latenz, sehr langen Batterielaufzeiten und einer riesige Anzahl von Geräten eine große Rolle.