Strategien der Maschine-zu-Maschine-Kommunikation

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Wenn ein Anwender heute mit der M2M-Integration startet, fällt die Entscheidung zunächst relativ leicht. Die Auswahl des geeigneten Mobilfunkstandards hängt vom Abdeckungsgrad und von der Verfügbarkeit in den Regionen ab, in denen die M2M-Anwendung betrieben werden soll. Natürlich spielt auch die benötigte Datenübertragungsrate eine wichtige Rolle. Sie beträgt beispielsweise bei 2G/GPRS-Verbindungen nur bis zu 40 kbit/s im Uplink und 80 kbit/s im Downlink, aber bei LTE-Verbindungen bis zu 50 Mbit/s im Uplink und 100 Mbit/s im Downlink.

Ein wichtiger Punkt bei der Entscheidung für einen Mobilfunkstandard ist dabei auch die Dauer der Infrastruktur-Bereitstellung durch die Netzbetreiber. Wenn die M2M-Lösung auf einem 3G-Modul basieren soll, ist das ein geringeres Problem, da 3G-Netzwerke mit Sicherheit noch für geraume Zeit in Betrieb sind. Dies trifft allerdings nicht auf die 2G-Technik zu. Die meisten 2G-Services werden zwar in den nächsten zehn Jahren weiterhin angeboten, aber es gibt vielfach bereits Überlegungen, vor allem in den USA, den Wechsel von 2G auf 3G und LTE zu beschleunigen.

Der generell zu erkennende Trend, auf 3G und LTE zu setzen, hat im Hinblick auf die Modulentwicklung vor allem eine gravierende technologische Auswirkung. Sie betrifft das Antennendesign, denn höhere Datenraten führen hier zu komplexeren Anforderungen. „Off-the-shelf“-Antennenlösungen sind gut geeignet für die meisten 2G- und auch 3G-Applikationen.

Die Komplexität des Antennendesigns nimmt zu

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. In der 2G-Welt mit vier Frequenzbändern können Module und Antennen für die einfache Integration in die meisten Applikationen problemlos 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. Im Hinblick auf die technologische Weiterentwicklung von Antennen zeichnet sich dabei eine klare Tendenz ab. Die Industrie arbeitet hier an der Konzeption von so genannten „Software Defined Antenna“-Lösungen, die eine breite Frequenzbandunterstützung bieten werden.

Zwei weitere Trends, die die künftige M2M-Modulentwicklung prägen werden, betreffen die Bereitstellung von Modulen mit integrierter GNSS (Global Navigation Satellite System)- oder SIM-Funktionalität. Da es heute bei vielen M2M-Anwendungen nicht nur um Datenübertragungen über Mobilfunk, sondern auch um Positionsbestimmungen geht, wird auch die Nachfrage nach Modulen mit integriertem GNSS-Receiver steigen. Diese Entwicklung wird vor allem durch neue Services im Automotive-Bereich forciert – Connected Car oder eCall lauten hier die Schlagworte. Eine Lösungskombination, die GNSS-Funktionalität und Mobilfunk-Konnektivität umfasst, bringt schon allein aus Kostengründen Vorteile, da dann zum Beispiel nur ein Microcontroller erforderlich ist. Außerdem wird der Prozess der Lösungsintegration damit erheblich vereinfacht.

Darüber hinaus werden künftig auch Modul-Lösungen mit vorinstalliertem SIM-Chip eine größere Verbreitung finden, da sie ebenfalls zahlreiche Vorteile bieten: von der geringen Größe bis hin zur hohen Robustheit. Außerdem wird bei Einsatz eines SIM-Chips kein zusätzlicher SIM-Kartenhalter benötigt.

Da die konkreten Anforderungen an eine M2M-Anwendung stark voneinander abweichen, ist es schwierig, einen allgemein gültigen Business Case aufzustellen. Umso wichtiger ist es, bei der Auswahl des Lösungspartners primär auf dessen Branchen-Know-how und seine Fokussierung auf M2M-Anwendungen zu achten. Das heißt, dass der Provider eine Lösungskombination aus Hardware, Software, Services und Connectivity anbieten kann und dass er eine ausgewiesene Erfahrung in der Bereitstellung von Lösungen für vertikale Märkte hat.

* Alexander Bufalino ist Senior EVP Global Marketing bei Telit Wireless Solutions.

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