IoT wireless connectivity networks are booming to help meet the networking needs of a variety of devices, from connected cars and smart homes to smart lighting and infrastructure. Low-power wide area networks (LPWAN), in particular, are particularly suitable for IoT systems that require low power consumption and ultra-long battery life with carrier-grade security. Several LPWAN technologies, including LTE-M and Narrowband IoT (NB-IoT), are being developed and deployed to support such IoT connectivity needs. LPWAN will have a significant impact on the future growth of IoT innovation.
Wählen Sie das richtige IoT-Netzwerk
Beim Aufbau eines erfolgreichen IoT-Systems kommt es darauf an, die Netzwerkanforderungen mit der richtigen Technologie oder Kombination von Technologien abzustimmen. Je nach IoT-Anwendungskategorie müssen Unternehmen bei der Auswahl von Netzwerkkonnektivitätstechnologien sechs Schlüsselfaktoren berücksichtigen: Abdeckung, Datendurchsatz, Mobilität, Latenz, Batterielebensdauer und Kosten.
Take throughput, for example, which represents the rate (or speed) at which data is exchanged on a network. For smart city parking meters, lighting management, or other scenarios where less data is exchanged and high latency can be received, data throughput may be a lower priority. However, if the application targets streaming, telemedicine, or involves video scenarios, choosing a high-throughput, low-latency network will be critical.
Vorteile der Low-Power-Technologie
Geringere Kosten und eine längere Batterielebensdauer haben bei der IoT-Systemarchitektur schon immer höchste Priorität. LTE-M und NB-IoT sind ideal geeignet, um diese Probleme zu lösen - und mehr. Dieser Artikel befasst sich mit diesen beiden Netzverbindungstechnologien.
Im Vergleich zur herkömmlichen mobilen IoT-Verbindungstechnologie hat die LPWAN-Technologie offensichtliche Vorteile. Die Gesamtkosten für die Netzkonnektivität dürften aufgrund der flächendeckenden Abdeckung und der Kapazität mehrerer Terminals pro Region deutlich niedriger sein als die Kosten für herkömmliche mobile Breitbandverbindungen.
Außerdem können LTE-M und NB-IoT für viele IoT-Geräte eine Batterielebensdauer von bis zu 10 Jahren bieten. Während für tragbare Verbrauchergeräte eine Batterielebensdauer von 12 bis 24 Stunden ausreicht, benötigen Geräte zur Fernüberwachung von Vermögenswerten viel länger. So können die Batterien intelligenter Geräte, die Vermögenswerte in der Lieferkette überwachen, je nach Zeit und Transportart (Land-, See- und Lufttransport) sowie der Verfügbarkeit einfacher Schalter oder Container zwischen sieben und mehr als 30 Tagen am Stück halten. Wenn es um die Überwachung der Kapazität von Mülleimern oder Flüssigkeitstanks geht, müssen die Geräte viele Jahre lang im Einsatz sein, und eine einzelne Batterie muss ebenfalls viele Jahre lang halten.
Lizensierte und lizenzfreie Frequenzen für LPWAN
Es gibt zwei große Kategorien von LPWAN-Technologien: lizenzierte Technologien und lizenzfreie Technologien.
Die lizenzierte LPWAN-Technologie nutzt die vorhandenen drahtlosen Frequenzressourcen der Mobilnetzbetreiber. Mobilfunkbetreiber sind seit langem im Besitz von Lizenzen für den Betrieb in dedizierten Frequenzen, die ausschließlich für die drahtlose Kommunikation genutzt werden. Hier stellen sie die äußerst zuverlässige, skalierbare und sichere Netzwerkumgebung bereit, die große Unternehmen erwarten. Sowohl NB-IoT als auch LTE-M unterstützen lizenzierte Frequenzen mit Sicherheit in Betreiberqualität.
Lizenzfreie LPWAN-Technologien können in den dafür vorgesehenen Frequenzbändern verwendet werden, sofern sie die mit den Frequenzbändern verbundenen Regeln einhalten. Wi-Fi-Router, Schnurlostelefone und andere Kommunikationsgeräte können auch auf unlizenzierte Frequenzen zugreifen, was zu Signalstörungen führen und die Netzleistung beeinträchtigen kann. Darüber hinaus hat die lizenzfreie Frequenztechnologie eine begrenzte Reichweite, bietet keine Sicherheit auf Betreiberniveau und unterstützt nicht immer die Zwei-Wege-Kommunikation. Daher unterstützen die meisten lizenzfreien LPWAN-Technologien keine Firmware- und Software-Updates über die Luft.
Entwicklungsdynamik von LTE-M und NB-IoT
According to the GSMA, mobile operators have launched 58 commercial mobile IoT networks globally. The GSMA predicts there will be 1.8 billion licensed LPWAN connections by 2025. AT&T launched its LTE-M network in the U.S. and Mexico last year and recently announced it is preparing to launch NB-IoT in the U.S. and in Mexico early next year.
LTE-M und NB-IoT sind IoT-Technologien mit geringem Stromverbrauch, die sich gegenseitig ergänzen. NB-IoT ist gut geeignet, um die grundlegenden Datenanforderungen von Anwendungsfällen mit begrenztem Datenbedarf zu erfüllen, während LTE-M leistungsfähigere Funktionen unterstützt, die eine höhere Bandbreite, Mobilität und LTE-Sprachdienste bieten können. Sie alle stellen eine direkte Verbindung zu Mobilfunknetzen her und erfordern weder eine Wi-Fi-Anmeldung noch eine Bluetooth-Kopplung.
NB-IoT is most suitable for simple switching devices, including smart parking meters, smart agricultural sensors, electricity meters, industrial monitors, and building automation. LTE-M, on the other hand, is best suited for asset trackers, fleet tracking, smart watches, alarm panels, pet trackers, smart home appliances, patient monitors, utility meters, and more.
Blick in die Zukunft
Es wird erwartet, dass NB-IoT und LTE-M in Zukunft Teil der groß angelegten IoT-Standards der Branche sein werden. Durch Investitionen in NB-IoT und LTE-M können Unternehmen sicherstellen, dass sie im Voraus vorbereitet sind.
LPWAN beschleunigt das Tempo der IoT-Innovation und treibt den Einsatz von Geräten in größerem Umfang voran. Es spielt eine Schlüsselrolle beim Aufbau eines breiten Ökosystems von Partnern, Geräten und Anwendungsgrundlagen auf der ganzen Welt.
