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Connectivity

LTE – Low-complexity Technology Evolution

06. September 2016, 09:20 Uhr   |  Autor: Michael Schmidt / Redaktion: Markus Kien | Kommentar(e)


Fortsetzung des Artikels von Teil 1 .

Power Save Mode

Low-complexity Technology Evolution mithilfe LTE CAT-M und NB-IoT
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Low-complexity Technology Evolution mithilfe LTE CAT-M und NB-IoT

Für batteriebetriebene UEs, die im Rahmen von Smart Metering-Anwendungen eingesetzt werden können, sind in der Regel nur sehr seltene Übertragungen mit zudem wenigen Datenpaketen vorgesehen. Die meiste Zeit befindet sich das UE tatsächlich im Idle-Zustand. Signifikante Einsparungen bei der Stromaufnahme können dadurch erzielt werden, dass weite Teile des LTE-Chipsatzes abgeschaltet werden. Seit LTE Release 12 kann das UE durch den „Power save mode“ in einen Tiefschlaf von wenigen Minuten bis hin zu mehreren Tagen versetzt werden. Anwendungen, die diese Möglichkeit effektiv nutzen, können Laufzeiten bis zu zehn Jahre mit nur einer Batterieladung erreichen. Da das UE immer im Mobilfunknetz registriert bleibt, können neue Datenpakete ohne zusätzlichen Signalisierungsaufwand für Nutzer-Authentisierung und Kanalaufbau verschickt werden. Wenn zehntausende von UEs pro Funkzelle ausgebracht werden, kann durch den Power Save Mode auch das Risiko von „Signalling Storms“ auf Kontrollkanälen deutlich reduziert werden.

Security und Verfügbarkeit

In puncto Security ist man bei der 3GPP-Standardisierung keinerlei Kompromisse eingegangen. Alle Sicherheitsmechanismen des LTE-Standards werden beibehalten. Das Universal Subscriber Identity Module (USIM) spielt also weiterhin die zentrale Rolle für Nutzer-Authentisierung, -Authorisierung und Accounting sowie die Generierung der kryptographischen Schlüssel. Besondere Bedeutung kommt allerdings der Embedded SIM (eSIM) zu, die speziell in Hinblick auf die Anforderungen von M2M und IoT entwickelt wurde.

Der Einsatz einer eSIM ermöglicht es, Betreiberprofile komplett over-the-air zu provisionieren und zu managen. Angesichts der potenziell gigantischen Anzahl von Endgeräten mit langjähriger Lebensdauer ist dies ein absolutes Muss. Inzwischen sind eSIMs in vielen unterschiedlichen Formfaktoren erhältlich und können je nach Anforderung entweder als verlötbare Chips oder steckbare Versionen realisiert werden. Die GSMA als wichtigste Industrievereinigung aller Mobilfunkbetreiber hat darüber hinaus umfassende „IoT Security Guidelines“ erarbeitet – mit detaillierten Richtlinien und Best-Practices für Anwendungsentwickler, Gerätehersteller, Plattformbetreiber und letztlich auch Netzbetreiber.

Einen verwandten Aspekt spricht die GSMA in den IoT Connection Efficiency Guidelines ebenfalls an: Bei der hohen Anzahl von Endgeräten stellt auch fehlerhafte oder ineffiziente Firmware auf dem LTE-Funkmodul eine Gefahr für die Ausfallsicherheit von Mobilfunkzellen dar. Daher werden unter dem Schlagwort „Network Friendly Mode“ eine Reihe von Anforderungen formuliert, deren Einhaltung der Hersteller von Funkmodulen und Chipsätzen bei einer Zulassung in vielen Fällen nachweisen muss. Für Endgerätehersteller, die in globalen Märkten agieren, ist dies ein wichtiges Kriterium bei der Auswahl des Funkmodules.

Kommerzieller Netzbetrieb ab 2017

Nach der erfolgreichen Standardisierung arbeiten Hersteller und Betreiber mit Hochdruck am kommerziellen Start von CAT-M und Narrowband IoT. Da zur Akti-vierung auf modernen LTE-fähigen Basisstationen meist nur ein Remote-Software-Upgrade erforderlich ist, können selbst landesweite Rollouts sehr schnell umgesetzt werden. In kürzester Zeit kann so eine global verfügbare und skalierbare Kommunikationsplattform für das Internet der Dinge entstehen.

Die eigentliche Innovation von LTE eMTC und Narrowband IoT ist die umfassende Vereinfachung der Luftschnittstelle. Dies ermöglicht den Einsatz extrem kostengünstiger schmalbandiger Funkmodule mit niedriger Stromaufnahme. Einen derartig dis-ruptiven Ansatz gab es in der Vergangenheit schon einmal: bei der Einführung von Bluetooth Low-Energy (BLE) in den Bluetooth 4.0-Standard – bekanntlich ein großer Erfolg. Angesichts des aktuellen Hypes um das Internet der Dinge haben LTE eMTC und Narrowband IoT sicher das Potenzial, für den Mobilfunk diese
Erfolgsgeschichte noch zu übertreffen.

Michael Schmidt ist selbstständiger Berater im Bereich Internet der Dinge und Analytics. Er bloggt auf www.iota-beratung.de

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1. LTE – Low-complexity Technology Evolution
2. Power Save Mode
3. Expertenkommentar: Willkommen in der Welt von Narrow Band-IoT

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