Brücke zwischen LTE und NB-IoT
CAT M1 – der inoffizielle Nachfolger von 2G
Fortsetzung des Artikels von Teil 1
CAT M111 nutzt "normales" TCP
CAT M1 ist sowohl technologisch als auch kommerziell die sinnvollste Alternative für Use-Cases, die mittleres Datenaufkommen haben, permanente oder semipermanente Verbindung zu einem Cloud-System benötigen und auf ein lokales Gateway verzichten sollen. Stromsparendes Arbeiten stellt allerdings auch bei CAT M1 eine große Herausforderung dar, es gibt aber grundsätzlich drei Hebel, an denen man ansetzen kann:
- Sendeleistung – je schlechter die Verbindung zum nächsten Mobilfunkmast ist, desto mehr Sendeleistung bringt das Modem auf, um doch noch eine stabile Kommunikation zu erreichen. Die Positionierung der Geräte kann hier ebenso helfen, die Sendeleistung zu reduzieren, wie eine optimale Antenne.
– Übertragungsmenge - je mehr Daten via CAT M1 übermittelt werden, desto länger muss das Modem online sein und desto höher ist die aufgewendete Energie. Senden von Daten ist der energiehungrigste Zustand, daher sollte die Menge an Daten durch Vermeidung von Redundanz, Senden nur von Änderungen und Ausklammern von für Gerät und Backbone unnötigen Informationen reduziert werden.
- Übertragungshäufigkeit – je öfter die Daten übertragen werden, desto mehr Energie wird verbraucht. Sendet man Daten nur einmal am Tag und schickt das Gerät den Rest der Zeit in den Ruhemodus, sinkt der Energieverbrauch deutlich. Auch hier gilt es abzuwägen und nur die Frequenz an Übertragungen zu wählen, die für den jeweiligen Use-Case zwingend notwendig sind.
Wichtig zu verstehen ist auch, dass CAT M1 „normales“ TCP zur Kommunikation nutzt. TCP baut Verbindungen auf und hält sie für den gesamten Zeitraum der Kommunikation aufrecht, bis sich ein Gerät aktiv abmeldet. Innerhalb dieses Zeitraums werden regelmäßig Kontrollinformationen ausgetauscht, um die Verbindung und ihre Sicherheit zu garantieren. Dieses grundsätzlich sehr sinnvolle Kommunikations-Paradigma verhindert aber, dass ein Gerät in Schlafmodi gehen kann, und erhöht daher den Energieverbrauch sowie das übertragene Datenvolumen. Alternativ muss nach jedem Schlafzyklus die Verbindung neu hergestellt werden, was Zeit kostet und mit erhöhtem Informationsaustausch einhergeht, was wiederum den Energieverbrauch und die Kommunikationskosten in die Höhe treibt.
Ein typischer Use-Case für CAT M1 ist der Handscanner in einem Logistikzentrum. Mitarbeiter – oder auch autonom agierende Roboter – bewegen sich durch ein großes Lager und lesen und schreiben regelmäßig Informationen von und auf Tags von Waren. Dazu ist ein regelmäßiger Austausch mit einem Warenwirtschafssystem notwendig, um sowohl dort als auch auf der Ware selbst (RFID- oder Bluetooth-Tag) Logistik-Informationen zu aktualisieren. Aufgrund der Größe und vieler Hindernisse durch Regale und Waren im Lager ist eine lokale WiFi-Infrastruktur nicht oder nur unter hohem Aufwand und Kosten möglich.
Die direkte Anbindung der Handscanner mit dem in der Cloud liegenden Warenwirtschaftssystem schafft die nötige Flexibilität und Unabhängigkeit von lokaler Infrastruktur. Da die Geräte entweder permanent bestromt sind oder regelmäßig (zum Beispiel über Nacht auf Ladestationen) aufgeladen werden, ist eine ultralange Batterielaufzeit nicht so wichtig, aber die bessere Gebäudedurchdringung gepaart mit niedrigeren Kommunikationskosten und Zukunftssicherheit durch LTE-Technologie machen den Use-Case mit CAT M1 im Vergleich zu anderen Technologien attraktiv.
CAT M1 wird sich voraussichtlich vor allem als Ersatz für 2G (GSM) etablieren. Die Hardwarekosten werden niedriger sein als für LTE-Modems, das Netz ist zukunftssicher und der Stromverbrauch wird günstiger sein. Anwendungen wie die Übertragung größerer Log- und Konfigurationsdaten, Sprachübertragungen beispielsweise beim Hausnotruf oder Sprachausgaben im Alarmfall oder allgemein Anwendungsfälle, bei denen die Nutzung des Mobilfunknetzes sinnvoller ist, als eine eigene lokale Infrastruktur aufzubauen, werden sicher in Zukunft CAT M1 in die engere Auswahl nehmen.
Anwendungen jedoch, die über sehr lange Zeiträume nur kleinste Sensorwerte übertragen wollen und bei denen es vor allem auf lange Batterielaufzeit und günstige Kosten (Hardware- wie Übertragungskosten) ankommt, sind sicherlich besser mit Technologien wie NB-IoT, Sigfox oder LoRaWAN bedient – je nach genauen Anforderungen der jeweiligen Use-Cases.
Einzelne Behauptungen am Markt, dass unklar sei, wofür CAT M1 überhaupt benötigt wird, sind jedoch falsch. Denn wer einen Ersatz für 2G sucht und nicht die deutlich höheren Kosten für ein LTE-Modem mit entsprechendem Datentarif der Mobilfunkbetreiber in seinem Business-Case abbilden kann, wird zwangsläufig bei CAT M1 landen – schlicht aus Mangel an Alternativen.
- CAT M1 – der inoffizielle Nachfolger von 2G
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