Wie Sie die richtige 4G LTE-Technologie für Ihre geschäftlichen Anforderungen und Anwendungen auswählen

Mit der sich am Horizont abzeichnenden Abschaltung der 2G- und 3G-Netze stehen viele Unternehmen vor der schwierigen Frage: "Was kommt jetzt?" Die wichtigste Frage, die man sich stellen sollte, ist: "Was ist die Anwendung?" Das heißt, was ist der aktuelle oder geplante Anwendungsfall und wie wird er von der neuen LTE-Technologie beeinflusst werden. Außerdem sollten Sie sich fragen, wo Sie heute stehen und wo Sie in fünf Jahren sein wollen; und vor allem, welche Geschäftsprobleme Sie mit den neuen Netzwerkfunktionen lösen wollen.

Sie werden bald feststellen, dass es viele Elemente gibt, die mit diesen wichtigen geschäftlichen und technologischen Fragen verbunden sind und die weiter analysiert werden müssen:

• Bandbreite: Bestimmen Sie, ob Sie Daten in Bursts oder als stetige Zufuhr über einen längeren Zeitraum übertragen müssen; und entscheiden Sie, ob Sie nur ein paar Bytes oder mehrere GB pro Tag übertragen müssen.
• Datenplan: Beurteilen Sie, ob die Daten in Echtzeit benötigt werden, oder ob eine Verzögerung von einigen Sekunden, Minuten oder Stunden tolerierbar ist, und wählen Sie den wirtschaftlichsten Plan.
• Konnektivität: Entscheiden Sie, ob die Kommunikationsanforderung Ihres Unternehmens über ein Gebäude, eine Anlage oder eine Stadt hinweg lokalisiert werden soll - oder sogar über ein Land oder weltweit. Überlegen Sie, ob Sie immer online bleiben müssen und ob Ausfallzeiten Sie dem Risiko von Umsatzeinbußen, behördlichen Strafen oder Sicherheitsverstößen aussetzen könnten.
• Umgebungsbedingungen: Beurteilen Sie, ob sich Ihre Geräte in einer klimatisierten Umgebung oder im Freien in rauen, sogar gefährlichen Umgebungen befinden werden. Bestimmen Sie, ob Wechselstrom zur Verfügung stehen wird oder ob Batterie- oder Solarstrom die einzige Option ist.
• Was ist mit 5G? Wägen Sie schließlich die Vor- und Nachteile des Wartens auf 5G ab. Wollen Sie sich mit einer "bleeding-edge"-Technologie im Anfangsstadium beschäftigen oder lieber auf eine bewährte Spitzentechnologie wie 4G setzen? Wird eine Bleeding-Edge-Technologie Ihre Anwendung oder deren Leistung besser machen? Denken Sie daran, dass sich auch 4G im Laufe der Zeit zu 5G weiterentwickelt.

Heute befinden wir uns an einer Weggabelung. Ein Weg kann Gigabit-LTE für Hochgeschwindigkeitsanwendungen im Einzelhandel, in Unternehmen oder im Transportwesen nutzen, die Standorte oder Menschen mit netzbetriebenen Lösungen mit hoher Bandbreite - und höheren Kosten - verbinden müssen. Der andere Weg kann 4G LTE nutzen, das für IoT Anwendungen in Industriestandorten optimiert ist, um Maschinen und andere kritische Anlagen zu verbinden, die eine geringe Bandbreite, niedrige Kosten und einen geringen oder batteriebetriebenen Stromverbrauch benötigen, wie in der folgenden Grafik dargestellt.

4G LTE Entwicklung für IoT

Jede 4G-LTE-Technologie hat ihre Vor- und Nachteile, und Betreiber, die eine Einführung von LTE-M oder NB-IoT als sekundäres Netz in Erwägung ziehen, erhöhen die Komplexität noch zusätzlich. Hier ist ein tieferer Einblick in die Technologieoptionen für IoT Geräte:

• CAT 1: eignet sich für viele Anwendungen mit nur einem Gerät IoT mit Netzstromversorgung, z. B. digitale Beschilderung und Kioske, industrielle Steuerungen und Sicherheitskameras. Es ist weltweit verfügbar, wo LTE zugänglich ist.
• CAT 3/4: Diese Technologie, die Geschwindigkeiten von bis zu 100-150 Mbit/s ermöglicht, ist für IoT Router konzipiert, die mehrere Geräte verbinden. Für die meisten Anwendungen mit nur einem Gerät IoT kann sie jedoch zu hoch sein.
• CAT-M/LTE-M: eignet sich für herkömmliche 2G-Anwendungen, für Geräte, die Mobilität erfordern, wie z. B. Asset-Tracker, sowie für batteriebetriebene Sensoren IoT . Diese 2016 definierte Technologie ist noch nicht vollständig weltweit verfügbar, wird aber überwiegend in Nord- und Lateinamerika sowie in asiatischen Märkten mit früher LTE-Einführung genutzt.
• NB-IoT: am besten geeignet für batteriebetriebene Geräte, die keine Mobilität erfordern, wie z. B. fest installierte Sensoren. Es wurde ebenfalls 2016 definiert und ist derzeit noch nicht weltweit verfügbar, eignet sich aber für Märkte mit später LTE-Einführung, wie Europa.

4G LTE Entwicklung für Gigabit LTE

Lassen Sie uns nun den anderen Weg mit einem Blick auf Gigabit-LTE und die 4G-Evolution zu 5G einschlagen.
Das 3rd Generation Partnership Project (3GPP) ist eine kollaborative Gruppe von Telekommunikationsverbänden, die die Standards definiert, um die Grundlage für Mobilfunk Netzwerke, wie z. B. LTE, zu schaffen.

Seit der ersten Veröffentlichung im Jahr 2008 hat sich LTE (Long Term Evolution) weiterentwickelt und wird im Laufe der Zeit in Richtung 5G weiterentwickelt. Normalerweise veröffentlicht 3GPP alle drei Jahre ein größeres Update des Standards, gefolgt von einer kleineren Version. Um zwischen den LTE-Hauptversionen zu unterscheiden, führte 3GPP Marketingbezeichnungen wie LTE-Advanced und LTE Advanced Pro ein. Release 13/14 war ein wichtiger Meilenstein für Gigabit-LTE, da sich die Geschwindigkeit auf 1,2 Gbit/s verdoppelte. Release 15, das später im Jahr 2018 veröffentlicht werden soll, wird der erste Standard sein, der 5G definiert.

Quelle: Telit

 

Vier Voraussetzungen zum Erreichen von Gigabit-LTE-Geschwindigkeiten

1. Mehr HF-Kanäle und Trägeraggregation: Denken Sie an mehrere Autobahnen, um mehr Fahrzeuge zu transportieren. Bessere Nutzung des verfügbaren Spektrums, da viele Träger keine 20 MHz an lizenziertem Spektrum pro Band zur Verfügung haben.

• Höhere Spitzendatenraten
• Mehr Kapazität für Bursts der Nutzung

Quelle: Qualcomm

2. Modulation höherer Ordnung (HOM) (siehe Abbildung #2): Denken Sie an einen Bus im Vergleich zu einem Auto, um mehr Personen (d. h. Daten) pro Fahrzeug zu transportieren, wobei das Mobilfunk Netzwerk und das Gerät die Modulation basierend auf den Signalbedingungen ständig anpassen. Der Nachteil von HOM ist, dass ein verrauschtes oder schwaches Signal schwieriger zu demodulieren ist, was zu erneuten Übertragungen und niedrigeren Geschwindigkeiten führen kann.

• 16-QAM: 4 Bits/Symbol
• 64-QAM: 6 Bits/Symbol, 25 % Verbesserung gegenüber QAM-16
• 256-QAM: 8 Bit/Symbol, 33 % Verbesserung gegenüber QAM-64
• 1024-QAM: 10 Bit/Symbol, 25 % Verbesserung gegenüber QAM-256.
  

3. Mehr MIMO-Antennen (Multiple Input, Multiple Output): Denken Sie an eine mehrspurige Autobahn, auf der sich der Verkehr in zwei Richtungen bewegt (mit mehreren Antennen, um Daten parallel zu senden und zu empfangen). Die meisten Geräte haben heute zwei Antennen pro Mobilfunk Modem, während Gigabit-LTE-Geräte vier Antennen benötigen werden, um höhere Geschwindigkeiten zu erreichen. Für viele Geräte bedeutet dies den Wechsel von direkt angeschlossenen zu kabelgebundenen Antennen.

4. Mehr Spektrum: Die Nutzung von lizenziertem, gemeinsam genutztem oder unlizenziertem Spektrum (3,5GHz/5GHz) für zusätzliche Bandbreite umfasst nun auch License Assisted Access (LAA) und Citizens Broadband Radio System (CBRS).

• Bürger-Breitband-Funksystem (CBRS)
  1. Im April 2015 genehmigte die FCC den gemeinsamen kommerziellen Zugriff auf das 3,5-GHz-Band mit etablierten Militärradaren und festen Satellitenstationen
  2. Das CBRS-Spektrum wird vom Spectrum Allocation Server (SAS) individuell zugewiesen, 3 Prioritätszugriffsebenen
• MulteFire
  1. MulteFire Alliance ist eine neue Industrieallianz zur Förderung privater Netzwerke auf Basis der LTE-Technologie
  2. MulteFire skaliert von LTE für IoT auf Gigabit LTE
  3. Es ist noch nicht Teil eines 3GPP-Standards, wird aber für Rel. 16 in Betracht gezogen
  4. MulteFire könnte eines Tages Wi-Fi-Netzwerke ersetzen
     

Private LTE-Netze bieten neue Möglichkeiten für Unternehmen, um eine sichere Kommunikation für mehr Flexibilität und Sicherheit zu gewährleisten, oder für die Industrie IoT (IIoT), um ein privates Netz aufzubauen, z. B. in abgelegenen Landwirtschafts- oder Bergbaustandorten, um industrielle IoT Geräte und Anwendungen zu betreiben.

4G LTE Advanced Pro ist heute da und ebnet den Weg zu 5G, wie oben beschrieben. Allerdings werden Sie nicht sofort Gigabit-LTE-Geschwindigkeiten sehen. Sie können unter guten Bedingungen in lizenzierten LTE-Netzen Geschwindigkeiten von über 100 Mbit/s erwarten. Noch höhere Geschwindigkeiten werden möglich sein, wenn lizenzfreie Frequenzen und Infrastruktur verfügbar werden.