Mobiles IoT – Die Vorteile von CIoT

Anmerkung der Redaktion:Die steigenden Anforderungen an eine erhöhte Verfügbarkeit von IoT-Geräten fallen mit dem Aufkommen von Mobilfunktechnologien zusammen, die für das IoT gut geeignet sind . Für Entwickler war der Bedarf an detaillierteren Informationen über Mobilfunktechnologien und deren Anwendung im IoT noch nie so groß. Diese Reihe ist ein Auszug aus dem Buch Cellular Internet of Things und stellt Schlüsselkonzepte und Technologien in diesem Bereich vor.

In einer früheren Serie beschrieben die Autoren die sich entwickelnde Landschaft des Mobilfunks, seine Rolle im IoT und Technologien für massive maschinelle Kommunikation (mMTC) und ultrazuverlässige Kommunikation mit niedriger Latenz (URLLC).

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Adaptiert aus Cellular Internet of Things, von Olof Liberg, Marten Sundberg, Eric Wang, Johan Bergman, Joachim Sachs.

Kapitel 9. Die wettbewerbsfähige Technologielandschaft des Internets der Dinge (Forts.)

Von Olof Liberg, Marten Sundberg, Eric Wang, Johan Bergman, Joachim Sachs

9.2 VORTEILE VON CIoT

Im vorherigen Abschnitt haben wir einen Überblick über interessante unlizenzierte drahtlose Konnektivitätslösungen für das IoT gegeben. In diesem Abschnitt diskutieren wir, wie sich CIoT-Lösungen von nicht lizenzierten Konnektivitätslösungen unterscheiden und welche Vorteile sie bieten können. Für eine weitere Diskussion zu IoT-Konnektivitätsoptionen siehe auch Referenz [51].

Eines der Unterscheidungsmerkmale der CIoT-Konnektivität besteht darin, dass die Konnektivitätsbereitstellung von der IoT-Servicerealisierung entkoppelt wird. CIoT basiert auf dem übergeordneten Paradigma, dass ein unabhängiger Betreiber praktisch überall dort, wo ein IoT-Dienst realisiert werden soll, eine geeignete IoT-Konnektivität bereitstellt. Dies bedeutet, dass bei der Einrichtung eines neuen IoT-Dienstes kein dedizierter Aufwand für die Installation, Verwaltung und den Betrieb einer IoT-Konnektivitätslösung erforderlich ist. Stattdessen wird die Konnektivität über das Netz eines Betreibers realisiert. Dies unterscheidet sich von nicht lizenzierten IoT-Konnektivitätslösungen. In diesem Fall ist eine Installation einer Konnektivitätsinfrastruktur erforderlich, um die Konnektivität an dem Ort bereitzustellen, an dem der IoT-Dienst realisiert werden soll. Dies umfasst die Installation von Basisstationen oder Zugangspunkten, die Einrichtung einer Backhaul-Konnektivität, die Bereitstellung einer Authentifizierungs-, Autorisierungs- und Abrechnungsinfrastruktur (AAA), die Wartung und Aktualisierung des Konnektivitätsnetzwerks mit Sicherheitsupdates usw. Darüber hinaus muss die Konnektivität während des gesamten Zeitraums überwacht und verwaltet werden Lebensdauer des IoT-Dienstes. Es besteht das Potenzial, dass die Gesamtbetriebskosten für die Bereitstellung und Verwaltung einer Konnektivitätsinfrastruktur für eine Vielzahl von IoT-Diensten niedriger sind als die Betriebskosten separater Konnektivitätslösungen pro IoT-Dienst. Dies ist insbesondere dann der Fall, wenn der IoT-Dienst und die beteiligten Geräte über größere Gebiete verteilt sind und nicht auf begrenzte Einsätze beschränkt sind. Aus den nicht lizenzierten Technologien bietet Sigfox ein Betreibermodell für Sigfox-basierte End-to-End-Konnektivität, bei der Betreiber eine dedizierte Sigfox-Infrastruktur aufbauen und Konnektivität von Endbenutzern erworben werden kann.

Ein großer Vorteil von CIoT-Lösungen besteht darin, dass sie eine zuverlässige, langfristige und zukunftssichere Lösung bieten. CIoT basiert auf globalen Standards mit sehr großer Industrieunterstützung durch eine große Anzahl von Anbietern, Netzwerk- und Serviceanbietern. Der Technologieausblick ist unabhängig von dem Ausblick einiger einzelner Marktteilnehmer; dies steht im Gegensatz zu proprietären Technologien, die ein hohes Risiko hinsichtlich ihrer langfristigen Unterstützung bergen. CIoT-Lösungen sind in zellulare Kommunikationsnetze eingebettet, die eine wesentliche Infrastruktur für eine Gesellschaft sind und sein werden. Bereitstellungspläne werden über Jahrzehnte erstellt und Systeme werden so gebaut, dass sie nach Standards mit hoher Verfügbarkeit äußerst zuverlässig sind. CIoT-Systeme wurden für einen globalen Markt entwickelt und ermöglichen das Roaming über mehrere Betreibernetzwerke. CIoT-Netzwerke bieten volle Unterstützung für die Mobilität von Geräten, die aufgrund der flächendeckenden Abdeckung und hohen Verfügbarkeit auch über größere Gebiete abgewickelt werden können. Der Rollout von CIoT-Fähigkeiten sowie zukünftigen Updates erfolgt hauptsächlich als Software-Updates der installierten Netzwerkinfrastruktur.

Ein äußerst wichtiger Vorteil der CIoT-Konnektivität besteht darin, dass sie auch für den zukünftigen Betrieb eine zuverlässige und vorhersehbare Serviceleistung bietet. CIoT verwendet ein dediziertes Spektrum. Funkressourcen werden verwaltet, Interferenzen werden koordiniert und volle Dienstqualität wird unterstützt. Langfristige Garantien sind für jede Lösung, die auf nicht lizenziertem Spektrum basiert, eine Herausforderung. Sowohl mobile Breitbanddienste als auch IoT-Dienste werden voraussichtlich weiter wachsen. Insbesondere für IoT-Geräte wird innerhalb eines Jahrzehnts ein extrem starkes Wachstum auf Hunderte von Milliarden kommunizierender Geräte prognostiziert. Viele dieser mobilen Breitband- und IoT-Dienste werden unlizenzierte Frequenzen nutzen, was bedeutet, dass eine deutliche Zunahme der Nutzung von unlizenzierten Frequenzen zu erwarten ist. Dies stellt insbesondere nicht lizenzierte Technologien mit großer Reichweite vor Herausforderungen, wie in Abschnitt 9.1.1.2 beschrieben.

CIoT folgt auch der kontinuierlichen Entwicklung von Mobilfunknetztechnologien, bei denen den Netzen ständig neue Fähigkeiten und Funktionen hinzugefügt werden. Diese Weiterentwicklung ist auf einen abwärtskompatiblen Betrieb ausgelegt, sodass Geräte, die nicht auf neue Funktionen aktualisiert werden können, langfristig gemäß den ursprünglichen Fähigkeiten betrieben werden können, während gleichzeitig neue Dienste und Geräte von neueren Funktionen profitieren können.

Ein Nachteil von CIoT sind die Kosten für lizenzierte Spektrumsressourcen. Dies sind Kosten, die Lösungen für nicht lizenzierte Bänder nicht tragen müssen. Ein weiterer potenzieller Nachteil von CIoT für einen IoT-Dienstleister kann darin bestehen, dass die CIoT-Abdeckung für einen bestimmten IoT-Anwendungsfall nicht ausreicht. In diesem Fall sind möglicherweise zusätzliche Konnektivität und ein entsprechender Netzwerkausbau erforderlich, um den gesamten IoT-Servicebereich abzudecken. Wenn der zusätzliche Abdeckungsaufbau in wenigen begrenzten Bereichen benötigt wird, kann ein solcher Aufbau einfacher und flexibler mit einem dedizierten Einsatz angeordnet werden, als wenn ein Bediener beteiligt werden muss. Eine Eigenschaft, von der nicht lizenzierte Langstreckenfunktechnologien profitiert haben, ist ihre schnelle Markteinführung. Jede proprietäre Technologie hat einen zeitlichen Vorteil gegenüber standardisierten Lösungen, die eine Harmonisierung und Vereinbarungen innerhalb eines gesamten Industriesegments erfordern. Im Fall von unlizenziertem LPWAN gegenüber CIoT bestand in den letzten Jahren, während die CIoT-Standards entwickelt wurden, ein Vorteil bei der Markteinführung von unlizenziertem LPWAN. Da die CIoT-Standards jetzt fertiggestellt sind und Produkte allgemein verfügbar werden, verschwindet dieser Vorteil von nicht lizenziertem LPWAN. Stattdessen verlagert sich der Vorteil hin zu CIoT-Bereitstellungen, die aufgrund der Wiederverwendung der installierten Mobilfunknetzinfrastruktur schneller und kostengünstiger eine breite Abdeckung erreichen können.

Der nächste Teil dieser Serie wird die Auswahl der CIoT-Technologie und Vergleiche diskutieren.

Nachdruck mit Genehmigung von Elsevier/Academic Press, Copyright © 2017