Was ist LTE-M? Die wichtigsten Fragen und Antworten

Mobil, sparsam, reichweitenstark: LTE-M bietet für viele IoT-Szenarien ideale Bedingungen. Wir beantworten die wichtigsten Fragen rund um den Mobilfunkstandard.

Leihfahrräder, Wechselbrücken, Baumaschinen – müssen Unternehmen bewegliche Objekte über große Entfernungen und möglicherweise Ländergrenzen hinweg zuverlässig vernetzen, bringt dies vielfältige Herausforderungen mit sich. Ohne die passende Netztechnologie kann es schnell zu Verbindungsabbrüchen kommen, die das Tracking erschweren oder im ungünstigsten Fall sogar komplett verhindern.

Das Internet of Things (IoT) schafft hier Abhilfe: Wenn Spediteure beispielsweise den Weg ihrer Lieferungen über längere Strecken nachverfolgen möchten, bietet sich der IoT-Mobilfunkstandard LTE-M an. LTE-M steht für “Long Term Evolution for Machines” und ist ideal für die Vernetzung von Geräten in speziellen IoT-Szenarien geeignet. Der Standard gehört zu den sogenannten „Low Power Wide Area Networks“ (LPWAN), die vor allem mit einer sehr hohen Netzabdeckung bei geringem Energieverbrauch überzeugen. LTE-M wurde speziell für IoT-Lösungen entwickelt, für die LTE zu überdimensioniert und damit teuer wäre, bei denen die Alternative NarrowBand IoT (NB-IoT) wiederum nicht die erforderliche Mobilität oder Bandbreite bei der Datenübertragung leisten kann. Der Standard schlägt eine Brücke zwischen beiden Technologien. Auf Basis von LTE-M können Spediteure ihre Fracht mit kostengünstigen Sensoren ausstatten und den Weg der Assets zu jeder Zeit nachvollziehen. Ein LTE-M-Modul kann je nach Ausführung und Einsatzszenario fünf bis zehn Jahre ohne Batteriewechsel auskommen.

Weil LTE-M-Module wie ein Smartphone ohne erneuten Verbindungsaufbau von einer Mobilfunkzelle zur nächsten wechseln können, eignet sich LTE-M für Szenarien, in denen es um die Nachverfolgung und Überwachung von Positionsdaten geht. So hat der Logistikkonzern Dachser beispielsweise seine Wechselbrücken mit LTE-M-Funkmodulen vernetzt, um jederzeit ihre Position einsehen zu können. Die Deutsche Bahn hat mit LTE-M den Ausleihservice ihres Angebots „Call a Bike“ optimiert. Die Datenspezialisten von divirod haben ihre Wassersensoren mit LTE-M-SIM-Karten bestückt, um ein Frühwarnsystem bei Flutkatastrophen zu etablieren. Das Start-up Sharemac wiederum überwacht via LTE-M Maschinen und Geräte auf der Baustelle.

IoT-Lösungen gibt es in vielen verschiedenen Ausprägungen, die sehr variable Anforderungen an Datenübertragung, Netzwerkabdeckung und Mobilität mit sich bringen. Deshalb brauchen Unternehmen individuelle Funklösungen, um ihre speziellen Bedürfnisse bestmöglich abzudecken. Der bekannte LTE-Standard (4G) kommt zum Einsatz, wenn hohe Bandbreiten und niedrige Latenzen gefragt sind. Das kann zum Beispiel im Umfeld von Industrie 4.0 der Fall sein, insbesondere bei Anwendungen auf Basis von Industrial IoT (IIoT), wo mittlerweile immer häufiger auch 5G gefragt ist. Mit 4G und 5G gewährleisten Unternehmen unter anderem, dass ferngesteuerte Roboter in der Produktion verzögerungsfrei reagieren oder die Bilder der Videoüberwachung zeitnah auf den Bildschirmen des Sicherheitspersonals landen.

Die hohe Leistungsfähigkeit der Module hat allerdings auch ihren Preis – für die günstige Vernetzung weitläufiger Sensoren-Konstellationen sind sie daher weniger geeignet. Ist in solchen Szenarien trotzdem eine gewisse Bandbreite und Reaktionsfähigkeit gefragt, lässt sich die Realisierung mit der LTE-M-Technologie deutlich günstiger umsetzen. Das bietet sich vor allem für Anwendungsfälle an, in denen eine bessere Gebäudedurchdringung benötigt wird, als sie der LTE-Standard bieten kann.

Spielen Latenz, Bandbreite und Mobilität nur eine untergeordnete Rolle, ist das Maschinen- und Sensorennetz NarrowBand IoT (NB-IoT) eine kostengünstige Alternative, um umfangreichere Vernetzungsprojekte umzusetzen. Das macht die Technologie zum Beispiel für die Realisierung von Smart-City-Projekten sehr attraktiv: Intelligente Straßenlaternen, sensorbasiertes Parkplatz-Monitoring oder Frühwarnsysteme zum Monitoring der Verkehrsinfrastruktur – mit NB-IoT alles möglich. Dazu punktet NB-IoT mit der stärksten Gebäudedurchdringung aller Mobilfunkstandards.

LTE-M kommt immer dann ins Spiel, wenn es einen Kompromiss aus LTE und NB-IoT braucht. Die Technologie bietet höhere Bandbreiten und niedrigere Latenzwerte als NB-IoT, ohne die hohen Kosten oder Energieverbräuche herkömmlicher LTE-Lösungen zu erreichen. Im Gegensatz zu NB-IoT kann LTE-M zudem auch grenzübergreifend eingesetzt werden, wenn das Roaming in den angrenzenden Netzen aktiviert ist. Das ist zum Beispiel zwischen Deutschland, Frankreich und Belgien der Fall.

Weil LTE-M eine weltweit standardisierte Technologie im lizenzierten Mobilfunkspektrum ist, bietet sie auf Basis der 3GPP-LTE-Sicherheitsmechanismen ein hohes Maß an Sicherheit für sämtliche Anwendungen. Es besteht ein höherer Schutz als bei proprietären Technologien, da die Sicherheitsmechanismen in LTE-M-Szenarien alle Aspekte von der SIM-Karte bis hin zu den Anwendungsservern abdecken. Beim Zugriff auf das LTE-M-Netz werden sowohl die Geräte als auch das Netzwerk genau geprüft. Die gegenseitige Authentifizierung der Infrastruktur erfolgt über die SIM-Karte, auf der sensible Anmeldeinformationen und Gerätedaten gespeichert und vor unberechtigtem Zugriff geschützt sind. Die Integrität der übertragenen Daten wird unabhängig von der Verschlüsselungsfunktion durch einen speziell generierten Schlüssel sichergestellt. Im Vergleich zu anderen Technologien werden bei LTE-M längere Schlüssel (typischerweise 128 Bit) eingesetzt, um die Sicherheit zu erhöhen. Eine Manipulation der Daten ist für das Gerät und das Netz zuverlässig nachweisbar.

LTE-M basiert auf dem LTE-3GPP-Standard und ist damit 5G-kompatibel – Anwender stellen ihre IoT-Lösungen mit der Technologie also zukunftssicher auf. LTE-M kann zudem mit der nuSIM, einer SIM-Karte speziell für IoT, noch stromsparender und effizienter betrieben werden. Mit dieser Lösung sind die Funktionalitäten der SIM-Karte direkt in den Kommunikationschip integriert und verbrauchen so bis zu 90 Prozent weniger Strom. Darüber hinaus besteht bereits eine landesweite Netzabdeckung für LTE-M in Deutschland, vielen weiteren europäischen Ländern wie Niederlande, Frankreich, Belgien, Schweiz, Österreich, Irland, Ungarn oder in Skandinavien, zudem in Nordamerika, Japan und Australien. In vielen angrenzenden Ländern ist die Technologie in der Vorbereitung oder in konkreten Testphasen.