Auswahlkriterien für M2M-Mobilfunkmodule

Autor/Redakteur: Alexander Bufalino, Senior EVP Global Marketing bei Telit Wireless Solutions/gg

Alexander Bufalino (Quelle: Telit Wireless Solutions)
Alexander Bufalino (Quelle: Telit Wireless Solutions)

Die Entwicklung, Bereitstellung und der Betrieb einer Machine-to-Machine (M2M)-Lösung ist ein komplexer Prozess, da unterschiedliche Komponenten wie Hardware, Software, Services oder Connectivity zu berücksichtigen sind. Im Hinblick auf die Hardware kommt dabei dem Mobilfunkmodul die entscheidende Rolle zu. Bei der Auswahl des “richtigen” Moduls sind hier mehrere Aspekte zu beachten: von der Datenübertragungsrate über die Connectivity bis hin zum konkreten Einsatzbereich.

Machine-to-Machine-Kommunikation, die den automatischen Datenaustausch zwischen Endgeräten wie Maschinen, Automaten oder Fahrzeugen ermöglicht, ist eine Schlüsseltechnologie der Zukunft. Das ist unbestritten. So finden sich M2M-Lösungen heute in immer mehr Bereichen und Branchen. Beispiele sind die Segmente Automotive, Telemetrie, Gesundheitswesen, Sicherheit oder Überwachung. Die konkreten Anwendungen reichen vom Smart Metering über den Connected Car bis hin zum Smart Home.

Kernelement jeder M2M-Lösung ist ein Kommunikationsmodul, das Daten empfängt und weiterleitet. Deshalb ist auch die Auswahl des Moduls bei jeder M2M-Integration von zentraler Bedeutung. Dabei sind mehrere Auswahlkriterien zu beachten.

Von der Datenübertragungsrate hängt viel ab

Die Datenübertragungsraten reichen von 40 KBit pro Sekunde im Uplink und 80 KBit pro Sekunde im Downlink bei 2G/GPRS-Verbindungen bis zu 50 MBit pro Sekunde im Uplink und 100 MBit pro Sekunde im Downlink bei LTE-Verbindungen. Die Entscheidung für eine bestimmte Datenübertragungsrate ist nicht nur mit unterschiedlichen Kosten verbunden (“schneller = teurer”), sondern sie beeinflusst auch die konkrete Realisierung einer M2M-Lösung in entscheidendem Maße.

Das betrifft zunächst einmal den Punkt Energieverbrauch, denn eine höhere Datenübertragungsgeschwindigkeit führt in der Regel auch zu einem höheren Energiebedarf. Vor der Entscheidung für ein Mobilfunkmodul und einen Übertragungsstandard ist es deshalb für M2M-Anwender unerlässlich, die Stromaufnahme im Normalbetrieb einer Applikation bei einer Zwei-Wege-Kommunikation zu simulieren. Dabei ist zu berücksichtigen, dass bei Mobilfunkmodulen die Leistungsaufnahme im Upstream durchaus bei mehreren Watt liegen kann. Umso wichtiger ist es, auch die Energieeffizienz des eingesetzten M2M-Moduls genau unter die Lupe zu nehmen.

Höhere Datenraten führen zudem zu komplexeren Anforderungen an das Antennendesign. “Off-the-shelf”-Antennenlösungen sind gut geeignet für die meisten 2G- und auch 3G-Applikationen. Die Entscheidung für die richtige Antenne im 4G-Umfeld gestaltet sich aber erheblich schwieriger. Ein entscheidender Faktor, der die Komplexität beim Antennendesign erhöht, betrifft die Frequenzband-Vielfalt. Die 2G-Welt war dabei mit vier Frequenzbändern klar geregelt. Module und Antennen konnten dabei effizient für die einfache Integration in die meisten Applikationen entwickelt werden. Mit 3G hat sich die Komplexität bereits erhöht und mit 4G hat sich die Situation noch weiter verschärft, aufgrund eines Frequenzbandspektrums von 700 MHz bis 3.800 MHz. Das bedeutet: Bei 3G- und 4G-Applikationen sind in Abhängigkeit von den regionalen Einsatzszenarien Modulvarianten mit unterschiedlichen Antennendesigns zu integrieren.