IoT-Vernetzung global und lokal Qualcomm wirft die Netze aus

Die nächste Mobilfunkgeneration 5G ist zwar noch nicht spezifiziert, Qualcomm will aber keine Zeit auf dem Weg dorthin verlieren – oder Zweifel an einer Führungsposition aufkommen lassen.

Da 5G nicht primär für Handys konzipiert wird, sondern für die unterschiedlichsten (Mobil-)Geräte des IoT und der Industrie 4.0, wird eine neue „Luftschnittstelle“ benötigt, die von der Arbeitsgruppe 3GPP als „5G NR“ (New Radio) bezeichnet wird. In ihr zusammengefasst sind die Funktechnik sowie die grundlegenden Protokolle und Mechanismen für eine 5G-Kommunikationsverbindung.

Die genauere Spezifikation soll noch diesen Monat durch die 3GPP auf den Weg gebracht werden. Da hier von den beteiligten Firmen teilweise konkurrierende Ansätze aufeinanderprallen, will Qualcomm mit einem funktionsfähigen Prototyp seine Standpunkte untermauern. Der 5G-NR-Prototyp arbeitet zwischen 3,3 und 5 GHz und somit im mittleren Frequenzblock (1 bis 6 GHz) von 5G. Für Qualcomm ist dabei wichtig, dass demonstriert wird, wie man effizient eine Multi-GBit/s-Verbindung betreibt, die signifikant niedrigere Latenzzeiten hat als 4G LTE, denn 5G soll durchaus auch echtzeitkritische Aufgaben übernehmen. Da 5G eine Vielzahl von IoT-Geräte bedienen will, die auch mit niedrigeren Übertragungsraten arbeiten können, soll die als „LTE IoT“ bezeichnete 4G-Technik in 5G „eingemeindet“ bzw. eine nahtlose Rückwärtskompatibilität erreicht werden. Hinzu kommt, dass LTE noch lange nicht das Ende seines Lebenszyklus erreicht hat und weiterhin ein sehr attraktiver Markt ist.

Mit seinem neuen LTE-Modem „Snapdragon X20“ kann Qualcomm bereits die zweite Generation von Gigabit-LTE-Modem vorweisen. Als LTE-Kategorie-18-Modem erlaubt es eine Download-Rate von bis zu 1,2 GBit/s. Dazu werden fünf 20-MHz-Bänder aggregiert, mit 256-QAM moduliert und auf bis zu zwölf per MIMO separierte Datenströme verteilt. Der in einem 10-nm-FinFET-Prozess hergestellte Baustein beherrscht auch den „Licensed Assisted Access“ (LAA). Der erlaubt mehr Betreibern den Aufbau von Gigabit-LTE-Services bzw. privaten LTE-Netzen, da nur ein 10 MHz breites LTE-Band lizensiert werden muss, um eine primäre Funkzelle aufzubauen. Diese ist für die zuverlässige und dauerhafte (Administrations-)Verbindung notwendig.

Hinzu kommt dann eine sekundäre Funkzelle in einem geteilten Frequenzband, das die Bandbreite für die Downloads zur Verfügung stellt. Die Attraktivität von Gigabit-LTE ist auch Intel bewusst. Daher hat der Chip-Primus jetzt auch sein erstes Gigabit-LTE-Modem „XMM 7560“ angekündigt. Der in einem 14-nm-Prozess hergestellte Baustein ist gemäß LTE-Kategorie 16 ausgelegt (1 GBit/s) und beherrscht ebenfalls LAA. Zusätzlich bietet der Baustein Multi-SIM-Support, Satelliten-Ortung, UMTS, GSM und EV-DO. Die Verlockung der extrem hohen Stückzahlen, die für den IoT-Markt erwartet wird, ist für viele Halbleiterunternehmen hoch.

Es müssen aber nicht immer Mobilfunk-Produkte sein: WLAN und WPAN (Wireless Personal Area Network) sind ebenfalls interessante Absatzmärkte. Auch hier scheut Qualcomm nicht die Konkurrenz und bemustert den neuen Tri-Mode-SoC „QCA4020“: Der Baustein beherrscht Bluetooth 5.0, Dual-Band-WiFi und 802.15.4 (ZigBee 3.0 und OpenThread) und deckt damit die wichtigsten Funk-Standards innerhalb von Gebäuden ab. Mit HomeKit und OCF (Open Connectivity Foundation) bietet Qualcomm auch die entsprechenden Software-Frameworks an. Ein weiteres interessantes Detail ist der integrierte Sensor-Hub, der für Low-Power-Sensor-Anwendungen ausgelegt ist. Dank eines ARM-Cortex-M4-Core verfügt der Baustein über eine eigene CPU, die durch einen ARM-Cortex-M0-Core für Security-Aufgaben ergänzt und entlastet wird.

Qualcomm geht das Thema Vernetzung von IoT-Geräten von unterschiedlichen Seiten an und bringt sich damit in eine günstige Ausgangsposition, denn welche IoT-Anwendung als erstes richtig große Stückzahlen bringen wird, ist noch offen.