Weltweit verfügbare Mobilfunknetze bilden die Grundlage für das Internet der Dinge. Zahlreiche vernetzte Anwendungen laufen bereits erfolgreich mit den bisherigen Mobilfunkstandards. Wozu brauchen wir dann LTE-M und 5G?

Von Rauchmeldern im Smart Home über Sendungen in der Logistik bis zu Robotern in der Industrie 4.0, vernetzten Anlagen in der Produktion und Fahrzeugen auf der Straße: Derzeit interagieren weltweit rund 30 Milliarden Geräte im Internet der Dinge (Internet of Things, IoT). Die fortschreitende Digitalisierung in Unternehmen aus Industrie und Wirtschaft treibt diesen Trend weiter: Bereits in fünf Jahren sollen bis zu 75 Milliarden Geräte, Gebäude, Maschinen, Waren und Fahrzeuge Daten über das Internet miteinander austauschen. Von dieser Entwicklung geht das Statistikportal Statista aus. Damit eröffnen sich neue Umsatzchancen und neue Geschäftsmodelle für die Wirtschaft, stellt aber auch neue Herausforderungen an die Infrastruktur: Die Kapazitäten der alten Mobilfunknetze 2G (GSM-Standard) und 3G (UMTS-Standard) reichen für viele industrielle Einsatzbereiche nicht mehr aus. Sie werden hierzulande, wie schon in einigen Ländern, in naher Zukunft zurückgebaut.

Voraussetzung für die rasant wachsende Vernetzung sind leistungsstarke mobile Technologien für das Internet of Things wie NarrowBand-IoT (NB-IoT) und das neue LTE-M (Long Term Evolution for Machine Type Communication). Beide Mobilfunkstandards sind Low Power Wide Area (LPWA)-Netze und basieren auf 4G (LTE), sind jedoch auch Teil des 5G-Standards für Massive Machine Communications.

Noch leistungsfähiger werden die Maschinennetze durch die nuSIM, die neue SIM-Karte speziell für das Internet of Things. Bei der nuSIM werden die Funktionen der SIM-Karte direkt in den Kommunikationschip integriert. IoT-Geräte mit nuSIM verbrauchen bis zu 90 Prozent weniger Strom als eine separate SIM-Karte und sind die richtige Wahl, wenn das Gerät mit einer Batterie mehrere Jahre funken soll. nuSIM eignet sich besonders für kompakte Module mit langer Batterielaufzeit, beispielsweise für Park-Sensoren, smarte Mülleimer oder Tracker.

Der allerneueste Mobilfunkstandard 5G wird die weltweite Maschinenvernetzung noch einmal beschleunigen. Dann wird alles smart – in allen Lebens- und Arbeitsbereichen: vom Smart Home und Smart Office über die Smart Factory, Smart Production, Smart Logistics und Smart Farming bis hin zu Smart Cities.

Dabei stellt jede IoT-Lösung spezifische Anforderungen an das Netz. Die wichtigsten Fakten, Vorteile und Einsatzszenarien im Überblick:

NARROWBAND IOT (NB-IOT): KLEINE DATENMENGEN, GROSSE DISTANZEN, STARKE DURCHDRINGUNG

Für IoT-Lösungen, die nur hin und wieder kleine Datenmengen verschicken, ist das NarrowBand IoT für Unternehmen ideal. Seine Datenrate ist begrenzt und liegt bei maximal 250 Kilobit pro Sekunde (Down- und Upload). Die Latenz von NB-IoT ist jedoch für kritische Bereiche der Machine-to-Machine-Kommunikation (M2M), wie zum Beispiel die Übertragung von Echtzeitdaten oder zeitkritischen Alarmmeldungen zu hoch.

• Vorteile: Einfache Funkmodule sind auf die notwendigen Funktionen beschränkt. Sie überbrücken große Distanzen bei extrem niedrigem Energieverbrauch und niedrigen Kosten. NarrowBand-IoT bietet eine hohe Gebäudedurchdringung und funkt auch aus Kellern, aus Kanälen oder durch dicke Betonwände. Die Batterie der Module hält bis zu zehn Jahre durch. Im Gegensatz zu proprietären Funktechnologien wie LoRaWAN oder Sigfox ist NB-IoT ein international und flächendeckend verfügbarer, verlässlicher und  zukunftssicherer Industriestandard, der auch Teil der 5G-Familie ist.
• Verfügbarkeit: flächendeckend
• Anwendungen für Unternehmen: Smart-City-Lösungen wie Smart Parking (navigiert Autofahrer intelligent zum freien Parkplatz), Smart Waste Management (Leeren von Müllcontainern abhängig vom Füllstand) und Smart Lighting (intelligente Stadtbeleuchtung); Smart Buildings (digitale Zugangskontrollen, Überwachungs- und Alarmsysteme); Smart Metering (automatisches Auslesen von Zählerständen per Funk); Construction Equipment Monitoring (Lokalisierung und optimierte Wartung von Maschinen in Fabriken); Smart Home/Smart Office (digitale Sicherheitssysteme, Zutrittskontrolle, Heiz- und Lüftungssysteme).

LTE-M: BRÜCKENSCHLAG ZWISCHEN NB-IOT UND 5G

LTE-M eignet sich dort, wo ein etwas höherer Datendurchsatz und geringere Latenz bei guter Gebäudedurchdringung und geringem Energieverbrauch der Funkmodule erforderlich sind. Hier spielt auch die energiesparende nuSIM ihre Trümpfe aus. LTE-M basiert auf dem LTE 3GPP-Standard und ist daher 5G-kompatibel.

• Vorteile: Im Vergleich zu NarrowBand-IoT bietet LTE-M höhere Datenraten (bis zu 350 kbit/s), schnellere Reaktionszeiten (Latenz) und SMS-Unterstützung. Ein optimierter Energieverbrauch der Module, eine gute Abdeckung in Innenräumen sowie bis zu 50 Prozent niedrigere Modulkosten sind weitere Pluspunkte der Funkmodule.
• Verfügbarkeit: Landesweite Netzabdeckung besteht in Deutschland und in den Niederlanden. In Österreich ist LTE-M in Vorbereitung. Pilotnetze gibt es bereits in Ungarn und Polen. Über Roaming-Partner (Orange) ist LTE-M in Frankreich und Belgien verfügbar.
• Anwendungen für Unternehmen: Smart City (Messung der Luftverschmutzung/Air Quality Management), Smart Building (mit Sensoren vernetztes Gebäude), Wearables (mit Sensortechnologie ausgestattete Mode), E-Health (Electonic Health, Digitalisierung der Medizin wie etwa Remote-Operationen durch Roboter), White Goods Monitoring (Überwachen von Haushaltsgeräten), Smart Tracking und Smart Lighting (bei der Übertragung größerer Datenmengen, etwa der permanenten Zustandsüberwachung).

5G: STARKE FUNKLEISTUNG UND GERINGE LATENZ FÜR KRITISCHE UNTERNEHMENSANWENDUNGEN

Das neue 5G ist im Vergleich zu 3G (UMTS) und 4G (LTE) um das 1.000- beziehungsweise 100-fache höher. Unter optimalen Voraussetzungen beträgt die Datenübertragungsrate über das neue mobile Breitbandnetz bis zu 20 Gbit/s. Das ist ideal für alle zeitkritischen Lösungen im Internet of Things.

• Vorteile: Mehrere externe Antennen, die gleichzeitig an einer Datenübertragung mitwirken, vernetzten extrem kritische Anwendungen miteinander. So sorgt 5G dafür, dass Sensoren und Geräte mit hoher Verbindungssicherheit (geringe Latenz) untereinander kommunizieren können.
• Verfügbarkeit: In den ersten Städten ist der superschnelle 5G Mobilfunk bereits im Einsatz. Bis Ende 2020 soll mehr als die Hälfte der deutschen Bevölkerung 5G empfangen können. Bis zum Jahr 2025 will die Telekom 99 Prozent der Bevölkerung mit 5G versorgen und 90 Prozent der Fläche Deutschlands abdecken, womit auch Wirtschafts- und Industrieunternehmen in ländlichen Gegenden das schnelle Internet für IoT-Anwendungen und ihre weitere Digitalisierung nutzen können.
• Anwendungen für Unternehmen: Campus-Netze (autonome Roboterfahrzeuge in der Industrie), autonomes Fahren, E-Health (Digital Health, der digitale Patient), Telemedizin, Smart City, Smart Grid, Smart Factory (Optimierung von Maschinenlaufzeiten in der Produktion durch die Analyse großer Datenmengen), Predictive Maintenance (vorausschauende Wartung in der Produktion), Videoüberwachung (Smart Video), Platooning (gesteuertes Kolonnen-Fahren von LKWs), Smart Farming, Logistik (intelligente Container, Lieferkettenüberwachung).

Weitere Informationen:

• Für jede IoT-Idee der passende Mobilfunk
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