(LPWA-)Roaming im IoT: Das Ende der 3G-Netze naht

Die verschiedenen Lösungen für das Internet der Dinge (IoT) lassen sich nicht auf kleine Regionen oder Zonen im Gebiet eines einzigen Operators beschränken. Denn wie Mobiltelefone können IoT-Geräte über Roaming mit Teilnehmern außerhalb des geografischen Abdeckungsbereichs ihres Heimatnetzes kommunizieren – sofern diese Funktion in den Geschäftsbedingungen der abgeschlossenen Verträge berücksichtigt ist.

Zusätzlich zu den Mobilfunknetzen 2G, 3G, 4G und 5G ist die Roaming-Funktion zwischen IoT-Geräten auch durch LPWA(Low Power Wide Area)-Netze wie NB-IoT, LTE-M, RFID (Radio Frequency Identification) und Wi-Fi 6 realisierbar.

Eine aktuelle Studie von Juniper Research weist darauf hin, dass das global erzeugte Datenvolumen, durch Roaming-IoT-Verbindungen von 86 Petabyte im Jahr 2022 im Jahr 2027 auf 1.100 Petabyte ansteigen wird. Das entspricht 165 Millionen 4K-Video-Streaming-Stunden. Darüber hinaus wird die weltweite Zahl der Roaming-Verbindungen im IoT von 300 Millionen im Jahr 2022 auf 1,8 Milliarden im Jahr 2027 ansteigen – ein sattes Wachstum von 500 %.

Außerdem werden diese ohnehin schon beträchtlichen Wachstumsraten durch die Stilllegung der 2G- und 3G-Netze voraussichtlich weiter angetrieben. Die Folge: LPWA-Netze werden zu einer kostengünstigen Alternative für das Roaming von IoT-Geräten. Schließlich verbrauchen LPWA-Netze weniger Strom bei größerer Reichweite in den Gebäuden und können außerdem einfacher erweitert werden.

Außerdem werden diese ohnehin schon beträchtlichen Wachstumsraten durch die Stilllegung der 2G- und 3G-Netze voraussichtlich weiter angetrieben. Die Folge: LPWA-Netze werden zu einer kostengünstigen Alternative für das Roaming von IoT-Geräten. Schließlich verbrauchen LPWA-Netze weniger Strom bei größerer Reichweite in den Gebäuden und können außerdem einfacher erweitert werden.

Mit lizenzfreiem LPWA ist es auch möglich, mehrere Geräte ohne zusätzliche Kosten hinzuzufügen –das Qualitätsniveau kann allerdings mit der zunehmenden Anzahl von Geräten pro Basisstation sinken. Ein Beispiel für ein nicht lizenziertes LPWA-Netz ist unter anderem LoRAWAN (Long-Range Wide Area Network).

Laut Juniper Research werden bis 2027 nur 2 % der gesamten IoT-Roaming-Verbindungen 5G-Netze nutzen. Denn die hohen Investitionen in 5G-Verbindungen lassen sich nur in Anwendungsfällen rechtfertigen, die auf geringe Latenzzeiten und hohe Geschwindigkeiten angewiesen sind. Das ist beispielsweise bei autonomen Fahrzeugen und intelligenten Fabriken der Fall.

Die Implementierung der Standards 5G-Standlone und NB-IoT (Narrowband IoT Protocol für die drahtlose Verbindung von IoT-Netzen) ermöglicht es den Betreibern bereits mittel- und langfristig, sich in Bezug auf Konnektivitätsangebote zu differenzieren – und bestimmten Kunden einzigartige Mehrwertangebote zu machen. Zudem können 5G-SA-Netze dazu beitragen, den Einsatz des IoT-Roamings zu beschleunigen.

„Wie sich die Konnektivität privater Netze entwickelt, steht noch in den Sternen. Das liegt daran, dass sich die Diskussion in der Branche zwar in erster Linie auf den Einsatz von 5G-Privatnetzen konzentriert, die Anbieter aber nach eigenen Angaben immer noch eine hohe Nachfrage nach 4G-fähigen Privatnetzen verzeichnen“, so der Bericht. Ferner stellt Juniper Research fest, dass diese Umstände vor allem auf die Wirtschaftlichkeit der Zugangspunkte, Geräte und Infrastruktur zurückzuführen sind.

Der Studie zufolge gibt es zwei wichtige Kriterien, die bei der Auswahl des Konnektivitätstyps für eine bestimmte IoT-Lösung helfen können: Wo die Geräte oder Sensoren platziert werden und welchen Bedingungen sie ausgesetzt sind. „Auch wenn LPWA-Verbindungen diese beiden Parameter berücksichtigen und auch die damit verbundenen Kosten reduzieren können, adressieren 5G-Netze einen dritten Faktor: die Kontrolle“, betont die Studie.

Hindernisse überwinden

Einem Bericht von Kaleido Intelligence zufolge ist ständiges Roaming eines der Haupthindernisse für IoT-Projekte mit breiter geografischer Abdeckung, die ihr volles Potenzial nicht ausschöpfen können. Daher müssen sich IoT-Implementierungen mit den folgenden Aspekten befassen:

• Permanentes Roaming wird immer häufiger nachgefragt, da die Geschäftsmodelle in Bezug auf das Inbound-Roaming für die Mobilfunknetzbetreiber (MNOs) nicht so attraktiv sind.

• 80 % der Roaming-Vereinbarungen zwischen Betreibern bieten keine PSM- und eDRX-Funktionen, die für die Verwaltung der Batterielebensdauer von IoT-Geräten unerlässlich sind.

• Finanzielle Streitigkeiten zwischen Mobilfunknetzbetreibern über Roaming-Vereinbarungen können zur Beendigung von Konnektivitätsvereinbarungen zwischen den Parteien führen. Das hat den Verlust der Konnektivität für viele IoT-Geräte zur Folge.

• Länder wie Australien, die Vereinigten Staaten, China, Kanada, Indien, die Türkei und Singapur haben Beschränkungen für das permanente Roaming eingeführt – und in einigen Fällen sogar ein vollständiges Verbot. Dies kann auch den IoT-Einsatz in großem Maßstab beeinträchtigen.

• Das Daten-Roaming weist aufgrund einiger Daten-Routing-Architekturen teilweise nur ein niedriges Leistungsniveau auf. Das führt zu Latenz- und Netzwerkgeschwindigkeitsproblemen, die für die meisten IoT-Anwendungen inakzeptabel sind.

„Die Einstellung zum permanenten Roaming ist oft negativ: Das beginnt bei Vermutung, dass das Volumen der Verbindungen zu Kapazitäts- und Leistungsproblemen führen kann, und endet bei Regulierungsbehörden, die sich dem grenzüberschreitenden Datentransit widersetzen. Diese Ablehnung hindert die Betreiber daran, die für Großprojekte erforderliche Konnektivität anzubieten. Aus diesem Grund müssen flexiblere Lösungen gefunden werden: Nur dadurch lassen sich die Risiken globaler IoT-Projekte und die Ungewissheit in der Vorentwicklungsphase verringern. Außerdem gilt es sicherzustellen, dass die Geräte überall mit dem besten Anbieter verbunden werden können“, warnt Nick Earle, CEO von Eseye – dem Unternehmen, das die Studie in Auftrag gegeben hat.