Drei 3GPP-IoT-Technologien zum Kennenlernen

3GPP – die treibende Kraft hinter der Standardisierung von Mobilfunksystemen – hat vor kurzem drei neue Standards eingeführt:LTE-M, NB-IoT und EC-GSM-IoT.

Als Antwort der Mobilfunkindustrie auf die Technologien vom Typ LoRa, LoRaWAN und Sigfox wurden diese neuen Standards geschaffen, um Geräte zu ermöglichen, die in Mobilfunknetzen kostengünstiger betrieben werden und energieeffizienter . Alle drei Standards unterscheiden sich geringfügig voneinander, doch jeder kämpft darum, dominant zu werden.

Im Folgenden beschreiben wir diese Unterschiede und erklären, was Sie über die Technologie und die Verwendung wissen müssen.

LTE-M (LTE-MTC, LTE-Kategorie M1)

LTE-M – eine abgekürzte Version von LTE-MTC (oder „Maschinentyp-Kommunikation“) – ist Teil der 3GPP-Versionen 12 und 13, die 2016 fertiggestellt wurden. Es wird auch als LTE-MTC oder LTE Cat M1 bezeichnet.

Im einfachsten Sinne ist LTE-M eine abgespeckte Version von LTE. Es verwendet das gleiche Spektrum und die gleichen Basisstationen, funktioniert überall, wo LTE funktioniert, und ermöglicht echte TCP/IP-Datensitzungen. Die wichtigsten Unterschied zwischen LTE und LTE-M steht die Energieeffizienz – LTE-M ermöglicht es batteriebetriebenen Geräten, Daten online über eine Verizon- oder AT&T-Verbindung zu senden und zu empfangen. Ein iPhone-Akku hält einen Tag, aber ein Wasserzähler-Akku mit Zellmodem-Verbindung könnte 10 Jahre halten – was eine tiefgreifende Veränderung für das zellulare Internet der Dinge bedeutet.

LTE-M hat eine etwas höhere Datenrate als NB-IoT und EC-GSM-IoT (auf die wir später in diesem Artikel eingehen werden), kann aber ziemlich große Datenmengen übertragen. Zu den möglichen Anwendungen gehören Asset-Tracking, Energiemanagement und Verbrauchsmessung; Diese Technologie könnte auch in der städtischen Infrastruktur und in tragbaren Geräten verwendet werden.

Energieeffizienz

Die Energieeffizienz von LTE-M ist zu einem großen Teil auf seine Fähigkeit zurückzuführen, virtuell mit dem Netzwerk "angeschlossen" zu bleiben, ohne physisch eine Verbindung aufrechtzuerhalten. Es gibt zwei Modi, die dies ermöglichen:Energiesparmodus (PSM) und erweiterter diskontinuierlicher Wiederholungszyklus (eDRX). PSM ermöglicht es LTE-M-Geräten, in den Leerlauf zu gehen, ohne dass sie sich beim Aufwachen wieder dem Netzwerk anschließen müssen. Mit eDRX können Endpunkte dem Mobilfunkmast oder Netzwerk "mitteilen", wie oft es für den Downlink wach sein wird, was zwischen 10 Sekunden und mehr als 40 Minuten dauern kann. Um einen tieferen Einblick in diese Funktionen zu erhalten, werfen Sie einen Blick auf dieses aktuelle Webinar.

Vorteil auf dem Marktplatz

Der Vorteil von LTE-M für die M2M-Kommunikation besteht darin, dass es innerhalb des normalen Aufbaus von LTE-Netzen funktioniert. Mit anderen Worten, ein Mobilfunkanbieter wie Verizon oder AT&T muss nur neue Software auf seine Basisstationen hochladen, um LTE-M zu ermöglichen, und muss kein Geld für neue Antennen ausgeben. Es ist auch viel einfacher als ein Empfänger der Kategorie 4 (wie er in Mobiltelefonen zu finden ist), da er nur 1,4 MHz des Kanals anstelle von 20 MHz verstehen und digitalisieren muss.

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NB-IoT (LTE Cat-NB1, LTE Cat-M2)

Schmalband-IoT (NB-IoT) wurde in Rel 13 von 3GPP hinzugefügt. Im Gegensatz zu LTE-M ist NB-IoT nicht mit LTE verwandt, sondern basiert auf einer DSSS-Modulation ähnlich der alten Neul-Version von Weightless-W. Viele große Telekommunikationsunternehmen – darunter Huawei, Ericsson, Qualcomm und Vodafone – sind aktiv an der Zusammenstellung dieses Standards beteiligt, aber derzeit wird er nirgendwo in den USA eingesetzt.

Die Herstellung der Chipsätze in LTE-M und NB-IoT ist fast gleich, daher gibt es nicht viel, was grundsätzlich billiger ist, wenn man NB-IoT aus Sicht der Endpunkt-Hardware verwendet. Das Hauptproblem bei NB-IoT ist die Bereitstellungsfähigkeit. Telekommunikationsunternehmen glauben, dass NB-IoT ihnen helfen wird, am unteren Ende des IoT-Marktes gegen Technologien wie Sigfox und LoRa zu konkurrieren – aber im Gegensatz zu LTE-M gibt es keinen Weg zu einem einfachen Software-Upgrade, um diesen Standard zu unterstützen. Befürworter des Standards werden Milliarden von Dollar ausgeben müssen, um die Technologie zu unterstützen – und es bleibt abzuwarten, ob sie dies tun. Es ist die attraktivste Option an Orten, an denen bestehende LTE-Netzwerke noch nicht existieren, da die Basisstationshardware für NB-IoT wahrscheinlich weniger teuer ist als LTE-Basisstationen.

Dish Network hat beispielsweise öffentlich Pläne zum Aufbau von NB-IoT-Netzwerken angekündigt. Dish wird jedoch wahrscheinlich nie ein Netzwerk von der Größe von Verizon aufbauen, daher bleibt abzuwarten, wie diese Technologie in der IoT-Community verwendet und übernommen wird.

NB-IoT verfügt über ähnliche Energiesparfunktionen wie LTE-M (PSM und eDRX), aber derzeit mangelt es ihm an Mobilität (was bedeutet, dass es hauptsächlich für statische Anwendungen geeignet ist).

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EC-GSM-IoT

EC-GSM-IoT ähnelt LTE-M insofern, als es für den Betrieb in bestehenden Netzen ausgelegt ist (in diesem Fall eGPRS-2G-Netze anstelle von LTE-4G-Netzen). Es wurde auch für den Betrieb mit vorhandener Basisstationshardware entwickelt, um die Kosten für die Aufrüstung von eGPRS-only zur Unterstützung zu minimieren. Die Details hinter EC-GSM-IoT bleiben ein wenig verschwommen, da es noch nicht Teil einer offiziellen 3GPP-Version ist – aber es wird wahrscheinlich eDRX sowie einige Verbesserungen auf Protokollebene enthalten (die die Abdeckung um 10-20 . verbessern können). dB). Es ist noch nicht klar, ob eine Marktnachfrage für diese Technologie besteht, und wir rechnen, wenn überhaupt, nicht vor 2019 mit kommerziellen EC-GSM-Einsätzen.

Vergleich zellularer IoT-Technologien

Die Frage, die jeder im Kopf hat, lautet:Welcher Mobilfunkstandard wird gewinnen?

Die Antwort hängt an dieser Stelle davon ab, wen Sie fragen.

NB-IoT könnte möglicherweise kostengünstiger sein (wenn auch nicht viel), aber die meisten Netzbetreiber werden nicht die gleichen LTE-Funkgeräte verwenden können, die sie heute für ihre Datennetze verwenden. Allerdings unterstützt LTE-M die TCP/IP-basierte Kommunikation, während NB-IoT nachrichtenbasiert mit Nutzlast und Antwort ist, was Firmware-Upgrades für NB-IoT erheblich erschwert.

Netzbetreiber, die Huawei-Basisstationen verwenden – oder solche, die noch keine groß angelegten LTE-Bereitstellungen haben – werden Anreize erhalten, NB-IoT zu unterstützen. (Es ist erwähnenswert, dass Huawei LTE-M-Module baut, sodass sie ihre Wetten absichern.) Mobilfunkanbieter, die bereits über umfangreiche LTE-Netzwerke verfügen, werden wahrscheinlich zuerst LTE-M annehmen. In vielen Fällen werden die Betreiber beide unterstützen und sehen, welcher Standard bei den Kunden bleibt.

Es ist wichtig zu erwähnen, dass LTE-M in Bezug auf Bereitstellung, Netzwerke und Hardware am ausgereiftesten ist. NB-IoT-Chipsätze befinden sich noch in einem frühen Stadium, mit nur wenigen Telekommunikationstests und Pilotprojekten in Europa und Asien. Wenn Sie mit Ihrer Bereitstellung zwei bis drei Jahre ausfallen, sollten Sie diesen Bereich unbedingt im Auge behalten! Wenn Sie jetzt auf den Markt gehen müssen, könnte LTE-M eine gute Option für Sie sein. Informieren Sie sich vor der Auswahl unbedingt über alle Ihre Optionen – und kontaktieren Sie uns, wenn Sie Hilfe benötigen!