Die Kommunikation der Dinge
Seite 2: Sub-Gigahertz aus dem Keller
Auch die Entwicklung der ersten Mobilfunk-Generation, GSM, ist noch nicht beendet. Da es inzwischen sehr günstige GSM-Geräte gibt, werden viele Sensoren über GSM ans Internet angekoppelt. GSM könnte daher ebenfalls einen Energiespar-Modus bekommen, der ähnliche Mechanismen nutzt wie LTE-M.
Die Anforderungen an das Core Netzwerk ändern sich. Damit es flexibler wird, sollen immer mehr Elemente virtualisiert werden. Der Datenverkehr von speziellen Device-Klassen soll dann über spezielle Netzwerkknoten zum Ziel geleitet werden.
Erste Anwendungen unter dem Branding LTE-M hat Huawei auf dem diesjährigen Mobile World Congress vorgestellt. Das 4.5G-Smartband ist mit einem LTE-M-Chip von Neul ausgestattet. Neul ist ein englisches Start-Up, das maßgeblich an der Entwicklung der IoT-Spezifikation namens Weightless beteiligt war. Die Technik wurde ursprünglich für den TV-Whitespace entwickelt, also für die Lücken und Schutzabstände
zwischen den DVB-T-Signalen. Huawei hat Neul im Herbst 2014 aufgekauft. Gemeinsam mit Vodafone und anderen Unternehmen kündigte Huawei außerdem im Februar 2015 an, IoT-Chipsets in Wasserzähler einzubauen, um diese aus der Ferne über das Vodafone-Netz mittels GPRS-Anbindung auszulesen.
Das abgespeckte WLAN
Den Nachteil von proprietären Spezifikationen in den Händen einzelner Unternehmen vor Augen, haben sich im IEEE erneut Unternehmen zusammengesetzt, um nach dem Vorbild etwa von WLAN-Spezifikationen gleich einen herstellerübergreifenden Standard für das Internet of Things zu entwickeln. Eine der wichtigen Spezifikationen in diesem Umfeld läuft unter dem Titel IEEE 802.11ah. 802.11ah setzt wegen der guten Ausbreitungseigenschaften auf den Frequenzbereich unter 1 GHz. Dort nutzt das Verfahren unlizenzierte SRD-Bänder (Short Range Device). In Europa ist das beispielsweise der Bereich zwischen 863 und 886 MHz. Die Breite des Funkkanals kann zwischen 1 MHz und 16 MHz variieren. Je nach Land und Regulierung darf in dem unlizenzierten Frequenzbereich mit bis zu 10 mW oder bis zu 1 W gesendet werden. Entsprechend geben die Entwickler die Reichweite mit 100 bis 1000 Metern an.
Der Rest der Spezifikation erinnert in der Tat stark an WLAN-Spezifikationen. Beispielsweise kommt auch bei 802.11ah als Multiplexverfahren OFDM zum Einsatz, und zwar mit den Unterträgermodulationen BPSK bis QAM256. MIMO, die Übertragung von mehreren räumlich separierten Datenströmen, steht ebenfalls im Stammbuch. Zum Stromsparen lässt sich das Radio-Frontend in nichtaktiven Zeiten abschalten, sogar über Monate hinweg.
Um den Anteil der Verwaltungsinformationen in ein besseres Verhältnis zu den kleinen Datenraten zu bringen arbeitet 802.11ah mit einem kürzeren MAC-Header. Und per Speed Frame Exchange darf ein Sender seinen ACK-Bestätigungspaketen auch Nutzdaten beifügen – beides erhöht den Nutzdatenanteil des Protokolls.
Geplant ist eine Single-Hop-Architektur, bei der jedes Gerät direkt mit dem Gateway kommuniziert. Die Anzahl der Geräte pro Access Point wurde durch die Einführung einer hierarchischen Struktur der Identifier von ursprünglich 2007 auf 8191 erhöht. Die Standardisierung soll 2016 abgeschlossen sein. Erste Testgeräte gibt es aber schon und zwar beispielsweise von Keysight (ehemals Agilent).
