Cellular IoT: Kosten, Akkulaufzeit und Datennutzung im Vergleich

Während das Internet der Dinge (IoT) viele Funktechnologien umfasst, bleiben Mobilfunknetze eine beliebte Wahl für die Vernetzung von Geräten im Feld. Dieser Artikel bewertet, ob Cellular IoT für Ihr Projekt die richtige Wahl ist – indem er Abdeckung, Akkulaufzeit, Datennutzung und Kosten mit Low-Power Wide-Area (LPWA)-Alternativen vergleicht.

Kernaspekte von Cellular IoT

Infrastruktur

Einer der meistgenannten Vorteile von Cellular IoT ist seine Allgegenwart. In den USA decken große Carrier rund 99 % der Bevölkerung ab – ein Sensornetz lässt sich quasi "auf Knopfdruck" deployen. LPWA-Netze hingegen erfordern die Installation von Gateways und bedienen typischerweise nur wenige Quadratmeilen. Für Campus- oder Farm-weite Systeme reichen oft wenige LPWA-Gateways, was den Bedarf an landesweiter Abdeckung mindert.

Akkulaufzeit

Frühe 2G-Cellular-Module nutzten eine Store-and-Forward-Architektur: Geräte wachten auf, sendeten und gingen zurück in den Schlaf – ideal für Batterieschonung. Spätere 3G/4G-Releases führten ein Always-On-Modell ein, bei dem der Empfänger permanent auf eingehende Nachrichten lauscht, was den Stromverbrauch drastisch erhöht. Moderne LPWA-Protokolle (LoRaWAN, Sigfox, NB-IoT) halten die Radios meist im Schlaf, sodass Batterien 5–10 Jahre halten – abhängig von Technologie und Nutzungsmuster.

Um diese Lücke zu schließen, führten Carrier 2017 LTE-M (Cat-M1) ein. LTE-M führt teilweise Store-and-Forward-Verhalten zurück und senkt den Stromverbrauch um ca. 70–80 % gegenüber Legacy 4G LTE. Dennoch verbraucht LTE-M bei der Übertragung etwa das Zehnfache an Strom (≈120 mA vs. 12 mA) und im Standby bis zum Tausendfachen (≈2 mA vs. 2 µA) im Vergleich zu LPWA-Lösungen.

Datenübertragung

LTE- und 4G-Netze bieten 44 Frequenzbänder und hohe Bandbreite – konzipiert für Breitbandanwendungen wie Video-Streaming und VoIP. Die meisten M2M-Geräte senden jedoch nur wenige hundert Bytes pro Tag – weit unter den Gigabyte-Datenplänen der Carrier. Eine vollwertige LTE-Verbindung für solch geringen Traffic zu nutzen, ist ineffizient – vergleichbar damit, eine einzelne Schaufel Sand auf einer achtspurigen Autobahn voller LKWs zu transportieren.

Kostenbetrachtung

Modulkosten

In hohen Stückzahlen kostet ein LTE-Modul zwischen 25 und 30 Dollar, ein LPWA-Modul liegt bei ca. 10 Dollar. Mit wachsender LPWA-Adoption wird der Modulpreis in den nächsten drei Jahren auf 5–10 Dollar sinken – bei Tausenden oder Millionen Geräten eine massive Ersparnis.

Laufende Gebühren

Typische LPWA-Netze in Europa verlangen wenige Dollar pro Gerät und Jahr. Im Gegensatz dazu liegen Cellular-Datentarife bei wenigen Dollar pro Monat – bei großen Flotten ein vielfaches an Gesamtkosten. Organisationen, die eigene LPWA-Gateways betreiben, vermeiden monatliche Gebühren ganz.

Weitere Gebühren

Cellular-Deployments können SIM-Aktivierungs-/Deaktivierungsgebühren, Überziehungszuschläge oder pauschale Monatsgebühren unabhängig vom Datenverbrauch nach sich ziehen. Zwar erheben manche LPWA-Netze ähnliche nominelle Gebühren, doch die Gesamtkosten sind meist niedriger – besonders bei Geräten mit minimalem Traffic.

Die richtige Netzwerkwahl

Entscheiden Sie zuerst, welche Art und Menge an Daten Sie übertragen müssen. Benötigt Ihre Anwendung hohe Bandbreite für Echtzeit-Video oder Sprache, kann Cellular angebracht sein. Für die meisten Sensor- und Telemetrie-Anwendungen – nur wenige Bytes pro Tag – bietet LPWA die effizientere, kostengünstigere Lösung. Bedenken Sie auch: Cellular und LPWA sind nicht die einzigen Optionen; andere M2M-Standards (z. B. 5G NR-M, Thread, Zigbee) passen besser zu Nischenszenarien. Für einen tieferen Vergleich verweisen wir auf unser Whitepaper zu den sieben gängigsten M2M-Netzen.