Abdeckungskarten sind irreführend – nicht aufgrund bewusster Falschdarstellungen, sondern aufgrund einer Kombination aus Messmethodik, geografischer Auflösung und dem Unterschied zwischen dem Vorhandensein eines Signals und der Nutzbarkeit dieses Signals für IoT-Anwendungen. IoT-Architekten in Unternehmen, die die Netzabdeckung von Netzbetreibern mithilfe von Abdeckungskarten-Tools für Endverbraucher bewerten und anschließend auf der Grundlage dieser Bewertung großflächige Implementierungen vornehmen, stoßen immer wieder auf Lücken, die auf den Karten nicht zu sehen waren.
Die Risiken einer Fehlentscheidung sind proportional zum Umfang der Bereitstellung. Ein Pilotprojekt mit fünfzig Geräten in einer Region mit geringer Netzabdeckung mag akzeptabel funktionieren. Der gleiche Einsatz mit fünftausend Geräten, verteilt über den gesamten geografischen Bereich des geplanten Betriebs, wird jedoch Ausfälle in der Netzabdeckung in einem Ausmaß offenbaren, das im Pilotprojekt nicht vorhersehbar war. Zu verstehen, wie man die Verfügbarkeit von Netzbetreibern nach Regionen für IoT-Workloads – und nicht für Verbrauchergeräte – bewertet, ist die Voraussetzung für einen Einsatz, der wie geplant funktioniert, anstatt nach der Inbetriebnahme Korrekturmaßnahmen zu erfordern.
Warum Karten zur Verbraucherabdeckung das falsche Instrument sind
Netzabdeckungskarten für Verbraucher dienen dazu, eine Frage der Verbraucher zu beantworten: Funktioniert mein Handy hier? Diese Frage und das IoT-Äquivalent – „Kann mein Gerät hier zuverlässig Daten übertragen?“ – hängen zwar zusammen, sind aber nicht identisch, und die Unterschiede sind für die Einsatzplanung von Bedeutung.
Karten zur Netzabdeckung für Endnutzer zeigen in der Regel die prognostizierte Reichweite des Netzes eines Netzbetreibers im Außenbereich auf Straßenebene für ein Handgerät, das in Standardhöhe gehalten wird. Sie werden anhand von Ausbreitungsmodellen erstellt, die anhand von Fahrversuchsdaten kalibriert wurden, wobei die geografische Auflösung je nach Markt variiert. In dicht besiedelten städtischen Gebieten, in denen Netzbetreiber über eine hohe Standortdichte und eine umfassende Abdeckung durch Fahrversuche verfügen, sind die Karten für ihren vorgesehenen Zweck hinreichend genau. In ländlichen Gebieten, Vorstadtgebieten und Regionen mit komplexem Gelände handelt es sich bei den Karten um Prognosen auf der Grundlage von Ausbreitungsmodellen mit größeren Unsicherheitsbereichen.
IoT-Geräte werden nicht von einem menschlichen Nutzer auf Straßenhöhe gehalten. Sie sind in Zählerschächten montiert, in elektrischen Schalttafeln im Keller installiert, an Geräten in Metallgehäusen befestigt, in landwirtschaftlichen Maschinen eingebaut, die auf Feldern ohne nahegelegene Mobilfunkmasten betrieben werden, und in Industrieanlagen eingesetzt, in denen es aufgrund der Stahl- und Betonkonstruktion zu erheblichen Funkwellenabschwächungen kommt. Die Netzabdeckung, die ein Verbrauchergerät an einem bestimmten Standort auf Straßenhöhe erlebt, steht möglicherweise in keinem Zusammenhang mit der Netzabdeckung, die einem IoT-Gerät zur Verfügung steht, das in dem physischen Umfeld installiert ist, in dem es tatsächlich betrieben wird.
Die Verfügbarkeit der Netzwerktechnologie sorgt für zusätzliche Komplexität. Die Netzabdeckungskarte eines Netzbetreibers kann zwar eine „ LTE “-Abdeckung in einer Region anzeigen, in der die dort eingesetzte spezifische „ LTE “-Bandkonfiguration jedoch weder „LTE-M“ noch NB-IoT. Die Abdeckung für LTE-M und NB-IoT setzt voraus, dass der Netzbetreiber die spezifischen 3GPP-Funktionen bereitstellt, die diese Technologien im LTE -Netz ermöglichen. Dies ist eine von der grundlegenden LTE -Abdeckung getrennte Einführung, die bei den verschiedenen Netzbetreibern und in den verschiedenen Regionen unterschiedlich schnell voranschreitet. Ein Gebiet, das auf einer Karte für Privatkunden als mit LTE abgedeckt dargestellt wird, verfügt möglicherweise erst dann über LTE-M- oder NB-IoT -Verfügbarkeit, wenn der Netzbetreiber die Bereitstellung seiner IoT-spezifischen Netzwerkfunktionen in dieser Region abgeschlossen hat.
Der richtige Rahmen für die Bewertung der IoT-Abdeckung nach Regionen
Die Bewertung der Netzverfügbarkeit für eine IoT-Implementierung erfordert einen strukturierteren Ansatz als die bloße Überprüfung einer Netzabdeckungskarte für Privatkunden. Die Bewertung sollte in mehreren Schritten erfolgen:
Legen Sie für jede Region den physischen Kontext der Bereitstellung fest. Bevor Sie die Netzabdeckung der Netzbetreiber bewerten, sollten Sie dokumentieren, wo die Geräte in den jeweiligen Zielregionen installiert werden sollen. Ein im Freien an Baumaschinen angebrachter Asset-Tracker stellt andere Anforderungen an die effektive Netzabdeckung als ein intelligenter Stromzähler in einem Keller-Hauswirtschaftsraum. Der physische Installationskontext bestimmt die Anforderungen an das Link-Budget, das wiederum ausschlaggebend dafür ist, welche Netzwerktechnologien und welche Netzbetreiber für das jeweilige Bereitstellungsszenario in Frage kommen.
Ermitteln Sie die erforderlichen Netzwerktechnologien nach Gerätekategorie. Wenn bei der Bereitstellung „ NB-IoT “-Geräte zum Einsatz kommen, sind die Netzabdeckungskarten der Netzbetreiber unter LTE-M irrelevant und umgekehrt. Sowohl die Netzabdeckung unter NB-IoT als auch unter LTE-M muss getrennt von der allgemeinen Netzabdeckung unter LTE bewertet werden, wobei die vom Netzbetreiber bereitgestellten IoT-spezifischen Netzabdeckungsdaten anstelle der Karten unter LTE verwendet werden sollten. Falls Netzbetreiber keine IoT-spezifischen Netzabdeckungsdaten veröffentlichen, ist die Netzabdeckung als unbestätigt zu betrachten und entsprechend zu planen.
Bewerten Sie die Netzabdeckung in der entsprechenden geografischen Auflösung. Ein Einsatzgebiet, das einen Ballungsraum abdeckt, erfordert eine Abdeckungsbewertung auf Stadtteilebene oder Bezirksebene, nicht auf Stadtebene. Ein Einsatzgebiet, das ländliche Agrarregionen abdeckt, erfordert eine Abdeckungsbewertung auf Parzellen- oder Gemeindebene, wo Lücken in der Netzbetreiberinfrastruktur groß sein können. Abdeckungskarten für Endverbraucher weisen in der Regel eine gröbere geografische Auflösung auf, als es die Planung von IoT-Einsätzen erfordert.
Berücksichtigen Sie die Zeitpläne für die Umstellung der Netztechnologie der Netzbetreiber. Mehrere große Netzbetreiber sind dabei, ihre 2G- und 3G-Netze in verschiedenen Märkten auslaufen zu lassen, und einige haben Zeitpläne für den Ausbau von „ LTE-M“ und „ NB-IoT “ in derzeit unterversorgten Gebieten angekündigt. Bei einer Bereitstellung, die in ländlichen Regionen, in denen „ LTE-M“ noch nicht eingeführt ist, auf einen 2G-Fallback zurückgreift, könnte es vorkommen, dass das Fallback-Netzwerk bereits außer Betrieb genommen wird, bevor die Bereitstellung das Ende ihrer Lebensdauer erreicht. Bei der Bewertung der Netzabdeckung müssen auch die Stabilität und die Langlebigkeit dieser Abdeckung über die geplante Betriebsdauer der Bereitstellung hinweg berücksichtigt werden.
Planen Sie für nachgewiesene Lücken. Kein einzelner Netzbetreiber verfügt über eine lückenlose Netzabdeckung in einem Land von nennenswerter geografischer Ausdehnung. Es ist aus betrieblicher Sicht sinnvoller, die Regionen zu identifizieren, in denen die Netzabdeckung eines Netzbetreibers nachweislich fehlt oder unzureichend ist, und entsprechende Maßnahmen für diese Lücken zu planen, als davon auszugehen, dass diese Lücken nicht existieren.
Merkmale der regionalen Netzabdeckung, die IoT-Architekten kennen sollten
Die Merkmale der Netzabdeckung variieren je nach Region weltweit, was sich auf Entscheidungen bezüglich der Architektur bei der IoT-Einführung auswirkt.
Nordamerika verfügt über ausgereifte LTE-M- und NB-IoT Einführungen durch die großen Netzbetreiber, wobei in besiedelten Gebieten eine relativ lückenlose Abdeckung besteht. Lücken in der Netzabdeckung in ländlichen Gebieten sind real und haben erhebliche Auswirkungen auf Anwendungen in den Branchen Landwirtschaft, Energie und Verkehr, die in Regionen mit geringer Bevölkerungsdichte tätig sind. Die Abschaltung der 2G- und 3G-Netze durch die großen Netzbetreiber ist abgeschlossen oder fast abgeschlossen, was sich auf Geräte auswirkt, die auf diese Netze als Ausweichlösung angewiesen waren. Eine Multi-Carrier-Architektur ist in Nordamerika besonders wertvoll, da die drei großen Netzbetreiber in ländlichen Regionen komplementäre Versorgungsgebiete haben, wobei oft ein Netzbetreiber eine gute Abdeckung bietet, wo bei einem anderen eine Lücke besteht.
Europa weist eher eine nach Ländern als nach Regionen gegliederte, fragmentierte Landschaft auf. Die Einführung von LTE-M und NB-IoT ist in den westeuropäischen Märkten ausgereift, in den mittel- und osteuropäischen Märkten jedoch in unterschiedlichem Umfang vorhanden. Jedes Land verfügt über ein eigenes Netzbetreiber-Ökosystem und einen eigenen Zeitplan für den Ausbau des IoT-Netzes, was bedeutet, dass eine europaweite Einführung eine Bewertung der Netzbetreiber auf Länderebene und nicht auf kontinentaler Ebene erfordert. Die regulatorische Fragmentierung in den EU-Mitgliedstaaten hinsichtlich der Frequenzbandzuweisung und der Frequenzlizenzierung führt zu zusätzlicher Komplexität für Geräte, die in mehreren Ländern betrieben werden müssen.
Asien-Pazifik ist weltweit die vielfältigste Versorgungsumgebung. Japan und Südkorea verfügen über eine ausgereifte, hochdichte Netzinfrastruktur mit starker Verbreitung von IoT-Netzwerktechnologie. Australien steht vor erheblichen Herausforderungen bei der geografischen Abdeckung im Outback und in abgelegenen Regionen, wo Satellitenverbindungen möglicherweise die einzige praktikable Option darstellen. Indien befindet sich in einer aktiven Phase des 4G-Ausbaus und der Einführung von IoT-Netzwerktechnologie, wobei regionale Unterschiede zwischen den großen Ballungszentren und den ländlichen Gebieten bestehen. Die Märkte in Südostasien unterscheiden sich je nach Land: Singapur und Malaysia weisen eine starke städtische Netzabdeckung auf, während in ländlichen Gebieten erhebliche Lücken bestehen; andere Märkte befinden sich hingegen in früheren Phasen der Einführung von LTE-M und NB-IoT .
Lateinamerika verfügt über eine konzentrierte städtische Netzabdeckung in den großen Ballungsräumen, während in ländlichen, landwirtschaftlichen und abgelegenen Regionen erhebliche Lücken bestehen. Brasilien, Mexiko, Kolumbien und Chile verfügen in ihren Großstädten über eine relativ gut ausgebaute IoT-Netzwerkinfrastruktur. Bei der Einführung des IoT in der Landwirtschaft in den Binnenregionen Brasiliens oder Argentiniens kann es zu erheblichen Einschränkungen der Netzabdeckung durch terrestrische Mobilfunknetze kommen, sodass LoRaWAN private Netzwerke oder Satellitenverbindungen für diese spezifischen Anwendungsszenarien relevant sind.
Naher Osten und Afrika weisen die größten Unterschiede hinsichtlich des Reifegrades der Netzabdeckung auf. Die Märkte des Golf-Kooperationsrats verfügen über dicht besiedelte städtische Netzwerke mit einem starken Einsatz von IoT-Technologie. Subsahara-Afrika zeichnet sich durch eine gute Netzabdeckung in städtischen Zentren aus, während in ländlichen und stadtnahen Gebieten erhebliche Lücken bestehen. Der Einsatz von Netzwerktechnologie befindet sich oft noch in frühen Phasen der Einführung von LTE-M und NB-IoT , wobei einige Märkte nach wie vor auf 2G oder 3G als primäre verfügbare Verbindung für IoT-Geräte angewiesen sind.
Multi-Carrier-Architektur als Lösung für Versorgungslücken
Die praktische Lösung für regionale Unterschiede in der Netzabdeckung ist eine Architektur mit mehreren Netzbetreibern, und die Vorteile dieser Lösung nehmen mit der geografischen Vielfalt des Netzausbaus zu.
Bei einem Einsatz mit einem einzigen Netzbetreiber gilt das Versorgungsgebiet dieses Betreibers als Grenze der operativen Sichtbarkeit des Einsatzes. In allen Gebieten, in denen dieser Betreiber Versorgungslücken aufweist, ist das Gerät nicht funktionsfähig. Das Betriebsteam akzeptiert diese Lücken entweder als bekannte Einschränkung oder investiert in Abhilfemaßnahmen: Bewertung alternativer Netzbetreiber, SIM-Wechsel oder Verlegung des Geräts in einen Versorgungsbereich. Keine dieser Maßnahmen ist im großen Maßstab betrieblich effizient.
Eine Multi-Carrier-SIM -Architektur, die über die Multi-IMSI -Technologie oder eUICC mit Remote-Profilverwaltung ermöglicht es Geräten, sich mit dem Netzbetreiber zu verbinden, der an ihrem aktuellen Standort das stärkste verfügbare Signal bietet. In Regionen, in denen ein Netzbetreiber keine Abdeckung hat, verbindet sich das Gerät mit einem alternativen Netzbetreiber, der diesen Bereich abdeckt. Die Abdeckungsfläche der Bereitstellung entspricht somit der Vereinigung aller verfügbaren Netzbetreiber-Abdeckungsbereiche und nicht mehr der Schnittmenge eines einzelnen.
Der Nutzen einer Multi-Carrier-Architektur kommt am stärksten in Regionen zum Tragen, in denen sich die Netzabdeckungen der verschiedenen Netzbetreiber ergänzen. Ein Beispiel hierfür sind ländliche Regionen in Nordamerika, in denen die großen Netzbetreiber deutlich unterschiedliche Versorgungsgebiete haben. Ein weiteres Beispiel sind grenzüberschreitende Netzausbauten, bei denen kein einzelner Netzbetreiber auf beiden Seiten einer Grenze über eine starke Netzabdeckung verfügt. Ein drittes Beispiel sind internationale Netzausbauten, bei denen unterschiedliche Netzbetreiber verschiedene nationale Märkte dominieren.
Die operative Verwaltung eines Multi-Carrier-Einsatzes erfordert eine Plattform für das Konnektivitätsmanagement, die Folgendes bietet:
- Echtzeit-Einblick darin, mit welchem Netzbetreiber jedes Gerät verbunden ist, sowie in die Signalqualität dieser Verbindung
- Netzwerkrichtlinien, die die Bevorzugung von Netzbetreibern und das Failover-Verhalten pro Gerätegruppe oder geografischem Gebiet festlegen
- Eine Nutzungsmessung, die den Datenverbrauch bei allen Netzbetreibern im Pool genau erfasst und so eine gebündelte Abrechnung sowie die Kostenkontrolle ermöglicht – unabhängig davon, welches Netz ein bestimmtes Gerät gerade nutzt
- Warnmeldungen, wenn Geräte unter die Mindest-Signalschwellenwerte fallen oder die Verbindung zu allen verfügbaren Netzbetreibern verlieren, um Lücken in der Netzabdeckung für operative Untersuchungen aufzudecken, bevor sie zu Fehlern bei der Datenerfassung führen
Satellite Connectivity als letzte Absicherung
Bei Einsätzen mit operativen Anforderungen in Regionen, in denen keine oder nur eine unzureichende terrestrische Mobilfunkabdeckung vorhanden ist, bietet die Satellitenverbindung die Abdeckung, die der Mobilfunk nicht gewährleisten kann.
Satellitenkonstellationen in der niedrigen Erdumlaufbahn haben die Latenz und die Kosten der IoT-Satellitenkonnektivität im Vergleich zu herkömmlichen geostationären Satellitendiensten reduziert, wodurch Satelliten zu einer betrieblich praktikableren Option für IoT-Anwendungen geworden sind, die eine Latenz im Bereich von 20 bis 40 ms statt unter 10 ms tolerieren können. Relevante Anwendungsfälle sind Einsätze in abgelegenen Regionen, in denen es keine alternative Konnektivität gibt: maritime Überwachung auf hoher See, landwirtschaftliches IoT in Binnenregionen ohne Mobilfunkinfrastruktur, Öl- und Gasförderung an geografisch isolierten Standorten sowie Umweltüberwachung in Wildnisgebieten oder Naturschutzgebieten.
Satellitenverbindungen sind in Regionen, in denen Mobilfunk verfügbar ist, kein Ersatz für terrestrischen Mobilfunk. Die Kosten pro Megabyte für Satellitendaten sind nach wie vor höher als beim Mobilfunk, die Gerätehardware ist komplexer, und die Durchsatzcharakteristika von Satellitenverbindungen unterscheiden sich in einer Weise vom Mobilfunk, die sich auf die Anwendungsgestaltung auswirkt. Die richtige Architektur für die meisten Einsatzszenarien mit Satellitenanforderungen ist eine Hybridlösung: Mobilfunk als primärer Übertragungsweg in Regionen, in denen er verfügbar ist, mit Satellitenverbindung als Ausweichlösung in Regionen, in denen dies nicht der Fall ist.
Die Konnektivitätsinfrastruktur von KORE umfasst Mobilfunk, LoRaWANund Satellitenverbindungen über mehr als 40 Partnerbetreiber und mehr als 200 Länder und bietet damit die multitechnologische Abdeckungsarchitektur, die für geografisch verteilte Bereitstellungen erforderlich ist. Die Plattform „ ConnectivityPro “ verwaltet die Konnektivität über alle Übertragungsarten hinweg über eine einzige Verwaltungsebene und bietet den Betriebsteams einen einheitlichen Überblick über den Verbindungsstatus der Geräte, unabhängig davon, ob ein bestimmtes Gerät zu einem bestimmten Zeitpunkt über „ LTE-M“, „ NB-IoT “, 4G oder Satellit verbunden ist.
Die Bewertung der Abdeckung ist ein fortlaufender Prozess und keine Aufgabe, die vor der Einführung einfach abgehakt wird.
Die Netzabdeckung ist nicht statisch. Netzbetreiber erweitern ihre Netze, stellen Technologien ein, passen die Frequenzbandkonfigurationen an und ändern Roaming-Vereinbarungen nach einem Zeitplan, der Unternehmenskunden nicht immer proaktiv mitgeteilt wird. Eine bei der Bereitstellungsplanung durchgeführte Abdeckungsbewertung spiegelt die Netzlandschaft zu diesem Zeitpunkt wider. Sie garantiert nicht, dass während der gesamten Lebensdauer der Bereitstellung – die sich über fünf, zehn oder fünfzehn Jahre erstrecken kann – dieselbe Abdeckung verfügbar sein wird.
Mit weltweit im Einsatz befindlichen aktiven SIM-Karten in den Branchen Industrie, Fuhrparkmanagement, Gesundheitswesen und Versorgungswirtschaft spiegeln die Infrastruktur und die operative Erfahrung von KORE die laufenden Anforderungen an das Abdeckungsmanagement großer, langfristig betriebener IoT-Implementierungen in unterschiedlichen Regionen wider. Die Rahmenwerke zur Abdeckungsbewertung, die intensiven Beziehungen zu Netzbetreibern und die Tools zum Konnektivitätsmanagement, die KORE für IoT-Implementierungen in Unternehmen bereitstellt, basieren auf der Erkenntnis, dass die Netzabdeckung ein fortlaufendes betriebliches Anliegen ist und nicht nur eine einmalige Entscheidung vor der Implementierung.
Wenn sich Ihre Bereitstellung über mehrere Regionen oder Länder erstreckt und Sie gerade dabei sind, die Verfügbarkeit von Netzbetreibern und die Konnektivitätsarchitektur zu prüfen, sprechen Sie mit einem KORE-Konnektivitätsingenieur darüber, wie Sie die Abdeckungsbewertung für Ihren spezifischen Bereitstellungskontext und Ihren Gerätebestand strukturieren können.
Veröffentlicht am 22. Juni 2026