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Entwicklung der Mobilfunktechnologie

Die Mobilfunktechnologie entwickelt sich weiter, um den ständig steigenden Anforderungen und immer höheren Leistungsanforderungen gerecht zu werden. Hier zeichnen wir die Entwicklung der Mobilfunktechnologie nach und stellen unsere Prognose für die Zukunft vor.

Was ist mobile IoT-Technologie?

Mobile IoT ist eine hervorragende Wahl für globales IoT. Der Begriff bezieht sich auf die nach 3GPP standardisierten LPWA-Technologien, die lizenzierte Frequenzbänder nutzen, wie beispielsweise NB-IoT und LTE-M. LPWA-Technologien sind Netzwerke, die für IoT-Anwendungen konzipiert sind, die kostengünstig sind, geringe Datenmengen übertragen, eine lange Batterielebensdauer erfordern und an abgelegenen Standorten betrieben werden können.

Für die Vernetzung mobiler IoT-Geräte werden in der Regel Mobilfunknetze wie 2G–5G und LPWA-Netze (Low Power Wide Area) genutzt, aber auch WLAN, Bluetooth und andere Technologien kommen zum Einsatz, meist für lokale oder stationäre Anwendungen. Das Mobilfunk-IoT bietet die Vorteile der Mobilfunktechnologie und eignet sich daher für Geräte, die im Rahmen ihrer regulären Nutzung bewegt werden.

Die Konnektivität ist ein wesentlicher Bestandteil eines effektiven Produktdesigns, weshalb die Wahl der Konnektivitätstechnologie und des Gesamtdesigns bereits in einer frühen Phase des Entwicklungsprozesses berücksichtigt werden muss. 

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Entwicklung der Mobilfunknetze

Die mobile Vernetzung hat sich von einer Infrastruktur für die menschliche Kommunikation hin zu Anwendungen in den Bereichen Telemetrie, Maschine-zu-Maschine-Kommunikation und dem Internet der Dinge weiterentwickelt.

Entwicklung der Mobilfunktechnologie
Die Entwicklung der Mobilfunktechnologie von 1G über 4G bis hin zu 5G
  • Die erste Generation der Mobilfunktechnologie – 1G – führte die drahtlose Sprachübertragung ein.
  • Mit 2G wurden Roaming und SMS-Nachrichten eingeführt und später durch GPRS für die Datenkommunikation erweitert. SMS-Nachrichten und GPRS setzten sich für einfache Telemetriezwecke durch. Dank Roaming eignete sich die Mobilfunktechnologie für den Einsatz in mehreren Ländern. Telenor gehörte zu den ersten Betreibern, die bereits in den 1990er Jahren M2M-Kommunikation mit über das 2G-Netz verbundenen Geräten anboten.
  • 3G entwickelte sich zu einem wahrhaft globalen Standard und vereinte das Beste der konkurrierenden Technologien in einem einzigen Standard. Die Weiterentwicklungen von 3G konzentrierten sich hauptsächlich auf Hochgeschwindigkeits-Datenanwendungen.
  • Mit 4G wurde die LTE-Technologie eingeführt, die für Geräte genutzt wird, die ständig mit dem Internet verbunden sind. 4G erfüllte den Bedarf der Verbraucher an Bandbreite und Geschwindigkeit und führte eine neue Art der Sprachübertragung ein, die die 2G-Sprachübertragung ablöste.
  • LTE-M und NB-IoT (Mobile IoT) wurden speziell für das Internet der Dinge entwickelt. LTE-M und NB-IoT unterstützen Geräte, die eine lange Akkulaufzeit benötigen, sowie Geräte, die in schwer erreichbaren Gebieten einen guten Netzzugang benötigen.
  • 5G-Netze nutzen eine Kombination aus der bestehenden 4G-LTE-Technologie und der neuen 5G-New-Radio-Technologie (5G NR). Derzeit nutzen die meisten Netze, die sich als 5G-Netze bezeichnen, tatsächlich 4G LTE.

Die Zukunft der Mobilfunktechnologie

Die Entwicklung der Mobilfunktechnologie von 1G bis 4G setzt sich nun mit 5G-Netzen fort, die eine Kombination aus bestehendem 4G-LTE und der neuen 5G-New-Radio-Technologie (5G NR) nutzen. 4G und 5G sind so konzipiert, dass sie nebeneinander bestehen können, und es ist davon auszugehen, dass für 4G entwickelte Anwendungen, darunter LTE-M und NB-IoT, eine sehr lange Lebensdauer haben werden.

5G erweitert 4G in drei Hauptanwendungsbereichen:

  • verbessertes mobiles Breitband
  • kritische Kommunikation
  • mobiles IoT

Das verbesserte mobile Breitband richtet sich derzeit an Verbraucher, die immer mehr Bandbreite benötigen. Es ermöglicht zudem neue IoT-Anwendungsfälle, die hohe Datenmengen erfordern, beispielsweise Video-Streaming.

Kritische Kommunikation erfordert eine deutlich schnellere Reaktionszeit sowie eine höhere Dienstqualität und Sicherheit. Mit 5G wird die 5G-New-Radio-Technologie eingeführt, die eine höhere Funkfrequenz nutzt.

Mobile IoT-Technologien – LTE-M und NB-IoT – sind mit der 5G-NR-Technologie vorwärtskompatibel, was bedeutet, dass LTE-M und NB-IoT während des gesamten 5G-Lebenszyklus genutzt werden können.

Parallel zur Einführung von 5G nehmen die Netzbetreiber die 2G-Netze vom Markt, um die Frequenzen anderen Mobilfunktechnologien zuzuweisen.

Da bis 2025 mehrere zehn Milliarden Geräte vernetzt sein werden, wird auch die Zahl der Anwendungsfälle rasant zunehmen und das IoT in neue Märkte vordringen lassen. Gleichzeitig diversifizieren sich die Verbindungsarten, um den unterschiedlichen Anforderungen von IoT-Geräten gerecht zu werden. Der Mobilfunkmarkt hat eine Entwicklung von 1G bis 5G durchlaufen, und 5G steht nun neben früheren Mobilfunkgenerationen zur Verfügung, um Geräte zu verbinden, die sehr hohe Geschwindigkeiten, sehr geringe Latenzzeiten sowie die Fähigkeit erfordern, eine große Anzahl von IoT-Geräten in dicht besiedelten Gebieten zu verbinden.

Es stehen viele verschiedene Arten von IoT-Verbindungen zur Auswahl, und wahrscheinlich gibt es für alle Arten von IoT-Geräten eine optimale Lösung, die die Anforderungen des IoT-Geräts mit der Anwendung, dem System, der Software und den Geräten, mit denen es verbunden werden muss, in Einklang bringt und dabei die Netzabdeckung und Verfügbarkeit am Einsatzort berücksichtigt.

Verschiedene Verbindungstypen und Geräte verschmelzen nun zu einem hypermassiven Internet der Dinge, das Innovationen vorantreibt und die Möglichkeiten erweitert, die sich durch die Vernetzung von Geräten und die Überbrückung der digitalen und der physischen Welt ergeben.

LTE-M und Narrowband-IoT (NB-IoT) (Mobile IoT) wurden speziell für das Internet der Dinge entwickelt. LTE-M und NB-IoT unterstützen Geräte, die eine lange Akkulaufzeit benötigen, sowie Geräte, die in schwer erreichbaren Gebieten einen guten Netzzugang benötigen. Diese bieten zwar nicht die Bandbreite von 5G, doch für viele IoT-Anwendungsfälle sind die Datenraten und Latenzzeiten mehr als ausreichend, und dank des geringen Stromverbrauchs können IoT-Geräte eine lange Lebensdauer haben.

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