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IoT-Hotspot: Auf GSM-Basis

Mit Thingstream betritt ein neuer Akteur den stark fragmentierten Markt für IoT-Konnektivität. Er nutzt die vorhandene, global nahezu flächendeckend verfügbare GSM-Infrastruktur in Kombination mit dem MQTT-SN-Standard.

Starter-Kit von Thingstream Bildquelle: © Thingstream

Das Thingstream-Starter-Kit ist eine Kombination aus Hard- und Software und erlaubt den Aufbau und Test von Anwendungen. Es umfasst das IoT-Modul, ein Companion-Baseboard sowie die Thingstream-SIM-Karte.

Für industrielle IoT-Anwendungen ist kostengünstige und energiesparende Konnektivität die Voraussetzung für eine wirtschaftlich vertretbare Realisierung. Das Wachstum von IoT-Bereitstellungen und die Realisierung zukünftiger IoT-Innovationen werden bestimmt durch das Angebot an LPWA-Netzwerk-Tech- nologien. Die LPWA-Nutzung in der Praxis ist derzeit aber noch stark begrenzt. Es gibt zwar praktikable Lösungen, diese konzentrieren sich jedoch auf spezifische Versorgungsgebiete größtenteils in Ballungsgebieten. Neben der Netzabdeckung gibt es Unterschiede hinsichtlich der Übertragungsrate und dem Stromverbrauch, aber auch was Sicherheit, ­Skalierbarkeit und Interoperabilität betrifft. Die IoT-Strategien von Unternehmen werden derzeit vor allem ausgebremst durch teils erhebliche Einschränkungen bei der Abdeckung und Mobilität. Das Netzwerk-Management kann zudem komplex sein und die Kosten schwer zu kontrollieren. 

Bestehende LPWA-Technologien

Die nichtlizenzierten Technologien von Sigfox, Ingenu, LoRa und ähnlichen Alternativen erfordern einen großangelegten Netzwerk-Rollout auf nationaler und internationaler Ebene. Dies braucht Zeit – daher müssen vorerst Einschränkungen einkalkuliert werden. Lizenzierte LPWA-Varianten wie die zwei derzeit konkurrierenden Standards NB-IoT (Narrowband-IoT) und Cat-M1 nutzen das LTE-Mobilfunknetz, die grenzüberschreitende Interoperabilität ist jedoch noch nicht geklärt. 

Sigfox: Der Markt für das Sigfox-Netzwerk ist auf bestimmte geografische Gebiete in etwa 50 Ländern beschränkt, in denen Sigfox tätig ist. Mit nur einem Euro pro Monat oder sogar pro Jahr für jedes IoT-Gerät –  abhängig vom Gerätevolumen – sind die Kosten niedrig. Jedes Gerät kann eine 12-Byte-Uplink-Nachricht bis zu 140 Mal pro Tag übertragen. Demgegenüber steht eine begrenzte bidirektionale Kommunikation von vier 8-Byte-Nachrichten pro Tag. Das Roaming ist beschränkt auf die Versorgungsgebiete und die Verfügbarkeit in ländlichen Regionen ist begrenzt.

Lora: Die LoRa-Technologie wurde entwickelt, um Fernkommunikation mit einer niedrigen Bitrate zwischen ‚Dingen‘, wie etwa batteriebetriebenen Sensoren, zu ermöglichen. Die Technologie eignet sich für die lokale Abdeckung in urbanen Bereichen, zur Kommunikation an festen Standorten. LoRa wird weltweit eingesetzt, aber begrenzt auf die Länder, in denen die Mitglieder der LoRa Alliance aktiv sind. Zudem ist LoRa keine eigenständige End-to-End-Konnektivitätslösung und erfordert Kapitalinvestitionen. 

In den meisten Bereitstellungen muss LoRa mit einem Mobilfunknetz verbunden sein, um sich tatsächlich mit dem Internet zu verbinden, um seine Daten zu laden.  Die Frequenz ist auf einen einzigen Anbieter beschränkt, was bedeutet, dass das Spektrum nicht exklusiv für ein einzelnes Netzwerk reserviert ist. Somit gibt es keine Kontrolle über die Kapazitätsverfügbarkeit. Dies wäre, wie wenn das WLAN zu  Hause von allen Nachbarn genutzt werden könnte.

LTE: NB-IoT oder LTE-Cat1M: Es gibt bereits viele Chipsatz- und Hardware-Anbieter, die in die zwei Lager NB-IoT oder LTE-Cat1M aufgeteilt sind, was für mehr Komplexität im Herstellermarkt sorgt. Roaming zwischen Cat-M1- und NB-IoT-Netzwerken ist nicht möglich. NB-IoT und Cat1-M sind in den meisten Ländern derzeit erst in der Testphase. Bei einigen US-Carriern – Vodafone Spain und Telstra – ist der Start des kommerziellen Betriebs bereits erfolgt. Die weltweite Einführung und die interoperable Roaming-Abdeckung über Carrier hinweg, die noch verhandelt werden muss, wird viele Jahre dauern. Bis dahin ist es nicht möglich, Lösungen zu entwickeln, die weltweit einfach zu implementieren sind. Da Roaming derzeit nicht verfügbar ist, beschränken sich die Angebote auf Inlandsmärkte. Ein Vorteil beider Optionen wäre der geringe Strombedarf. Auch für diese beiden lizenzierten Standards steht jedoch noch keine eigenständige End-to-End-Konnektivitätslösung zur Verfügung.