Die Entscheidung zwischen Fixed Wireless Access (FWA) und Mobilfunkkonnektivität für eine IoT-Implementierung ist kein einfacher technologischer Vergleich. FWA und mobilfunkbasiertes IoT sind keine konkurrierenden Umsetzungen derselben Funktion. Sie nehmen unterschiedliche Positionen in der Konnektivitätsarchitektur ein, weisen unterschiedliche Bereitstellungsmodelle, Kostenstrukturen und betriebliche Anforderungen auf. Um zwischen ihnen zu wählen oder zu bestimmen, wie sie in einer hybriden Architektur zusammenwirken, muss man verstehen, wofür die jeweilige Technologie konzipiert ist.
IoT-Architekten in Unternehmen stoßen bei der Bewertung von Konnektivitätslösungen für geografisch festgelegte Implementierungen, die eine höhere Bandbreite erfordern, als sie „ LPWAN “-Technologien bieten können, und die sich in Gebieten befinden, in denen kabelgebundenes Breitband nicht verfügbar ist oder dessen Installation unerschwinglich wäre, häufig auf FWA als Option. Der Reiz liegt auf der Hand: FWA kann an einem festen Standort Bandbreite im Breitbandbereich bereitstellen und nutzt dabei dieselbe Netzbetreiberinfrastruktur wie Mobilfunk, jedoch ohne die Installationskosten und Vorlaufzeiten von Glasfaser oder Kabel. Allerdings handelt es sich bei FWA um eine Punkt-zu-Punkt-Technologie für feste Verbindungen, und die IoT-Anwendungsfälle, für die sie sich gut eignet, sind spezifischer, als es der allgemeine Rahmen vermuten lässt.
Was FWA ist und was es nicht ist
Fixed Wireless Access ermöglicht über lizenzierte Frequenzen einen Breitband-Internetzugang an einem festen Standort. Eine Richt- oder Sektorantenne am Kundenstandort stellt eine Funkverbindung zu einer Basisstation des Netzbetreibers her, und die Kundenendgeräte (CPE) leiten diese Verbindung an die lokalen Netzwerkgeräte weiter. Die Mobilfunkinfrastruktur wird gemeinsam mit Mobilfunknutzern genutzt, doch die Kundenendgeräte (CPE) sind für eine feste Installation und nicht als mobile Geräte konzipiert.
FWA-Implementierungen sind je nach Verfügbarkeit der Netzbetreiber in der jeweiligen Zielregion auf 4G- LTE-, 5G Sub-6-GHz- und 5G mmWave-Infrastruktur verfügbar. Die Bandbreiten- und Latenzwerte variieren dabei erheblich:
4G- LTE-basiertes FWA bietet unter typischen Auslastungsbedingungen einen Durchsatz im Downlink-Bereich von 25 bis 100 Mbit/s, wobei die Schwankungen während Spitzenauslastungszeiten, wenn die Basisstation gemeinsam mit Mobilfunkteilnehmern genutzt wird, größer sind. Die Latenz liegt unter normalen Bedingungen im Bereich von 30 bis 50 ms. Dies eignet sich für IoT-Gateway- und Edge-Computing-Anwendungen, die einen Breitband-Backhaul benötigen, aber keine strengen Latenzanforderungen stellen.
5G Sub-6-GHz-FWA bietet einen Durchsatz im Downlink-Bereich von 100 bis 400 Mbit/s bei einer im Vergleich zu 4G LTE verbesserten Latenz, die typischerweise im Bereich von 10 bis 30 ms liegt. Der Abdeckungsradius von Sub-6-GHz- 5G -Basisstationen ermöglicht die Ausweitung des FWA-Dienstes auf Standorte, die mit mmWave nicht erreicht werden können, wodurch Sub-6-GHz zur breiter einsetzbaren 5G FWA-Option wird.
5G mmWave-FWA bietet einen Durchsatz im Downlink-Bereich von 1 bis zu mehreren Gbit/s bei einer Latenz von potenziell unter 10 ms, jedoch mit einem Abdeckungsradius, der eher in Hunderten von Metern als in Kilometern gemessen wird, und mit erheblicher Dämpfung durch physische Hindernisse wie Gebäude, Vegetation und Niederschlag. mmWave-FWA eignet sich für den Einsatz in städtischen Gebieten mit hoher Bevölkerungsdichte, in denen CPE-Geräte mit freier Sichtverbindung zu einer nahegelegenen Basisstation installiert werden können; es ist jedoch keine universelle Lösung für die vielfältigen Einsatzumgebungen, die IoT-Anwendungen abdecken.
FWA ist nicht:
- Eine Lösung für mobile Konnektivität. Das CPE wird an einem festen Standort installiert. Ein Gerät, das sich bewegt, verliert die FWA-Verbindung. Jede IoT-Implementierung mit mobilen Geräten erfordert Mobilfunk für diese Geräte, unabhängig davon, ob die Infrastruktur des festen Standorts über FWA bereitgestellt wird.
- Eine Lösung mit garantierter Bandbreite. FWA nutzt eine gemeinsam genutzte Frequenzinfrastruktur, und der Durchsatz kann während Spitzenauslastungszeiten im Netz des Netzbetreibers in der jeweiligen Region durch Überlastung beeinträchtigt werden.
- Eine Lösung für flächendeckenden Empfang. Die Verfügbarkeit von FWA hängt vom Netzausbau des Netzbetreibers am Zielort ab, und die FWA-Versorgungsgebiete werden in der Regel durch die Verfügbarkeit von CPE-Geräten des Netzbetreibers bestimmt und nicht durch eine einfache Prognose der Netzabdeckung.
Die Rolle von FWA in der IoT-Architektur
FWA ist die richtige Wahl für die Konnektivität, wenn bestimmte Anforderungen zusammenkommen: fester Aufstellungsort, Bedarf an Breitbandbandbreite, keine Verfügbarkeit oder unerschwingliche Kosten für kabelgebundenes Breitband sowie eine Verbindungsdauer, die den Aufwand für die Installation und Bereitstellung von CPE rechtfertigt.
Zu den IoT-Anwendungsfällen, in denen diese Kombination vorkommt, gehören:
Backhaul-Verbindung für IoT-Gateways bei Sensorinstallationen mit hoher Dichte: Eine Produktionsstätte, ein Logistikzentrum oder ein Vertriebszentrum im Einzelhandel, in dem eine dichte IoT-Sensorinfrastruktur eingerichtet wurde, profitiert von einer Backhaul-Verbindung mit hoher Bandbreite zwischen dem lokalen Edge-Computing-System oder dem IoT-Gateway und der Unternehmens-Cloud-Plattform. Wenn am Standort kein kabelgebundenes Breitband verfügbar ist oder dessen Installation zu kostspielig wäre, bietet FWA die Backhaul-Bandbreite, die Mobilfunktechnologien v LPWAN nicht bereitstellen können. Die Sensoren selbst verbinden sich über WLAN, LoRaWAN, Zigbee oder kabelgebundenes Ethernet mit der lokalen Netzwerkinfrastruktur verbunden, und die FWA-Verbindung übernimmt den Datenpfad vom Standort zur Cloud.
Temporäre oder semipermanente Einsatzorte: Baustellen, temporäre Einzelhandelsstandorte, Infrastruktur für Pop-up-Veranstaltungen und abgelegene Außeneinsätze, die für einen bestimmten Zeitraum eine Breitband-IoT-Konnektivität benötigen, ohne dass die Vorlaufzeit oder die Kosten einer kabelgebundenen Installation anfallen. FWA-CPE-Geräte lassen sich innerhalb von Stunden statt Wochen installieren und in Betrieb nehmen, was sie für Einsätze praktisch einsetzbar macht, bei denen der Zeitrahmen einer kabelgebundenen Installation nicht eingehalten werden kann.
Entlegene Standorte mit hohem Gesamtdatenvolumen: Öl- und Gasbohrplätze, landwirtschaftliche Betriebe mit verschiedenen Sensortypen sowie abgelegene Industrieanlagen, die Daten aus mehreren IoT-Systemen aggregieren und eine Breitband-Backhaul-Verbindung benötigen, um diese aggregierten Daten an Unternehmenssysteme zu übertragen. Die einzelnen Sensoren können über NB-IoT oder „LTE-M“ verbunden sein, doch die Edge-Computing-Infrastruktur, die ihre Daten aggregiert und verarbeitet, benötigt möglicherweise FWA oder 4G/5G -Mobilfunk für die Backhaul-Verbindung auf Standortebene.
Digital Signage und Video-over-IoT-Anwendungen: Außenwerbung, Kiosksysteme und ortsspezifische digitale Displays, die für die Bereitstellung von Inhalten und die Statusmeldung eine Breitbandverbindung benötigen. FWA stellt die Bandbreite für die Übertragung hochauflösender Inhalte bereit, die von „ LPWAN “-Mobilfunktechnologien nicht unterstützt werden kann.
Wo das mobilfunkbasierte IoT stattdessen zum Einsatz kommt
Eine direkte Mobilfunkverbindung über „ LTE-M“, „ NB-IoT “, 4G oder „ 5G “ auf Geräteebene ist die geeignete Architektur für Anwendungsfälle, für die FWA nicht ausgelegt ist.
Mobile und nomadische Geräte: Jedes Gerät, das sich bewegt, benötigt Mobilfunkverbindung auf Geräteebene. Flottenfahrzeuge, Außendienstgeräte, tragbare medizinische Geräte und Asset-Tracker an Versandcontainern benötigen alle Mobilfunk-SIM-Karten im Gerät und keine FWA an einem festen Standort. FWA kann einem Gerät bei seiner Bewegung nicht folgen.
Batteriebetriebene Geräte mit geringem Stromverbrauch:NB-IoT LTE -M wurden speziell für Geräte entwickelt, die über Monate oder Jahre hinweg mit Batteriestrom betrieben werden müssen. FWA-CPE erfordert eine kontinuierliche Netzstromversorgung. Für die große Gruppe von IoT-Geräten, die an Standorten ohne Strominfrastruktur eingesetzt werden – darunter abgelegene Umweltsensoren, landwirtschaftliche Überwachungsgeräte und batteriegestützte Verbrauchszähler –, ist FWA keine praktikable Lösung, und Mobilfunk auf Geräteebene mit PSM- oder eDRX-Energieverwaltung ist die einzige Mobilfunkoption.
Einzelgeräte-Implementierungen ohne lokale Datenaggregation: Wenn eine IoT-Implementierung aus geografisch verteilten Einzelgeräten besteht, ohne dass eine lokale Gateway-Infrastruktur deren Daten aggregiert, benötigt jedes Gerät eine eigene Mobilfunkverbindung. Ein Netzwerk von Wasserqualitätssensoren, die entlang eines Flussgebiets installiert sind, eine Flotte von GPS-Trackern an Baumaschinen oder eine Vielzahl von intelligenten Stromzählern in Wohngebieten – in all diesen Fällen sind die Geräte geografisch zu weit verstreut, um die FWA-Infrastruktur an einem gemeinsamen Standort gemeinsam zu nutzen.
Kostenbewusste Großinstallationen: FWA-CPE verursacht pro Standort Hardware- und Installationskosten, die sich bei einer großen Anzahl von Geräten an einem Standort lohnen, bei der Bereitstellung einzelner Geräte jedoch nicht gerechtfertigt sind. Eine SIM-Karte für „ NB-IoT “ in einem einzelnen Sensor kostet nur einen Bruchteil der FWA-CPE-Installationskosten. Bei groß angelegten Bereitstellungen spricht die Wirtschaftlichkeit eindeutig für eine direkte Mobilfunkverbindung auf Geräteebene, sofern keine FWA-Bandbreite erforderlich ist.
Hybridarchitektur: FWA und Mobilfunk gemeinsam genutzt
Für viele IoT-Implementierungen in Unternehmen eignet sich am besten eine hybride Architektur, in der sowohl FWA als auch Mobilfunk auf Geräteebene jeweils festgelegte Rollen übernehmen.
Ein Muster, das sich bei IoT-Implementierungen in der Industrie, der Logistik und im Einzelhandel immer wieder zeigt, ist eine FWA- oder kabelgebundene Breitbandverbindung auf Standortebene, die den Datenpfad mit hoher Bandbreite von der Edge-Computing-Infrastruktur zur Cloud abwickelt, kombiniert mit Mobilfunkkonnektivität auf Geräteebene über „ LPWAN “ oder 4G für mobile und abgelegene Anlagen, die von der Standortinfrastruktur nicht erreicht werden können.
Ein Lager-Deployment veranschaulicht das Muster:
- Die Infrastruktur zur Bestandsverfolgung, RFID-Lesegeräte, Computer-Vision-Kameras und Umgebungssensoren sind über kabelgebundenes Ethernet oder WLAN mit einem lokalen Edge-Computing-Knoten verbunden.
- Der Edge-Compute-Knoten aggregiert, filtert und bereitet Sensordaten vor, bevor er sie über eine FWA- oder kabelgebundene Breitbandverbindung, die die für den aggregierten Datenstrom erforderliche Bandbreite bereitstellt, an die Cloud-Plattform überträgt.
- Gabelstapler, innerbetriebliche Transportfahrzeuge und mobile Kommissioniergeräte sind mit eigenen SIM-Karten für Mobilfunknetze der Kategorien „ LTE-M“ oder „4G“ ausgestattet, da sie sich innerhalb der gesamten Anlage bewegen und nicht auf eine durchgehende Abdeckung durch die WLAN-Infrastruktur des Standorts angewiesen sein können.
- Im Außenbereich befindliche Anlagen und Fahrzeuge, die zwischen den Standorten transportiert werden, sind mit GPS-Trackern ausgestattet, die über eigene Mobilfunk-SIM-Karten verfügen und unabhängig von der Infrastruktur des Lagerstandorts betrieben werden.
In dieser Architektur deckt FWA den Backhaul-Bandbreitenbedarf des Standorts ab, während die Mobilfunkverbindung auf Geräteebene die Anforderungen an die Konnektivität mobiler und entfernter Geräte erfüllt. Keine der beiden Technologien allein erfüllt beide Anforderungen.
Überlegungen zu Latenz, Zuverlässigkeit und SLA
FWA und Mobilfunk auf Geräteebene weisen unterschiedliche Zuverlässigkeitseigenschaften auf, die sich auf ihre Eignung für bestimmte IoT-Anwendungen auswirken.
Der FWA-Durchsatz und die Latenz sind von Überlastungen in der gemeinsam genutzten Frequenzinfrastruktur des Netzbetreibers abhängig. In Zeiten mit hoher Mobilfunknutzung im FWA-Versorgungsgebiet kann es bei der FWA-Verbindung eines Standorts zu Durchsatzverlusten und erhöhten Latenzen kommen, die außerhalb der Spitzenzeiten nicht auftreten. Für IoT-Anwendungen mit dauerhaft hohem Bandbreitenbedarf während der Spitzenzeiten stellt diese Schwankung eine Planungsbeschränkung dar. Bei Anwendungen, bei denen der Spitzenbedarf an Bandbreite mit der Netzwerknutzung außerhalb der Spitzenzeiten zusammenfällt, ist diese Schwankung möglicherweise betrieblich nicht von Bedeutung.
Die Mobilfunkverbindung auf Geräteebene über LTE-M oder NB-IoT weist unterschiedliche Überlastungsmerkmale auf. LPWAN -Technologien sind auf IoT-Gerätepopulationen und deren Nutzungsmuster ausgelegt, und aufgrund der geringen Datenmenge sowie des Übertragungsprofils mit niedriger Frequenz der meisten LPWAN -Geräte erreicht die durch IoT-Verkehr verursachte Überlastung selten das Ausmaß, wie es in Verbrauchernetzwerken LTE zu beobachten ist. Die Schwankungen bei Latenz und Durchsatz, die bei einem NB-IoT -Sensor auftreten, sind über den Tagesverlauf hinweg besser vorhersehbar als die Schwankungen bei einer FWA-Verbindung in einer Umgebung mit hoher Mobilfunkteilnehmerdichte.
Eine Multi-Carrier-Architektur bietet Ausfallsicherheit sowohl für FWA-abhängige als auch für mobilfunkabhängige IoT-Implementierungen, wobei sich die Umsetzung jedoch unterscheidet. Bei mobilfunkbasierten Implementierungen auf Geräteebene ermöglicht die Multi-IMSI -SIM- Technologie oder „ eUICC “ mit Remote-Profilverwaltung ein automatisches Failover zwischen Netzbetreibern auf Geräteebene. Bei FWA-abhängiger Standortinfrastruktur sorgt ein Mobilfunk-Failover unter Verwendung eines 4G- oder „ 5G “-Modems als Backup-Verbindung zum Standortrouter für Ausfallsicherheit bei FWA-Dienstunterbrechungen. Die Konnektivitätsinfrastruktur von KORE unterstützt beide Muster durch eine Multi-Carrier-SIM-Architektur und die Netzwerkrichtlinien der „ ConnectivityPro “-Plattform, mit denen das Failover-Verhalten sowohl für die Konnektivität auf Geräte- als auch auf Standortebene innerhalb derselben Verwaltungsebene gesteuert werden kann.
Die Entscheidung für eine Architektur treffen
Die Entscheidung zwischen FWA und Mobilfunk für eine IoT-Implementierung lässt sich auf eine kleine Anzahl von Fragen reduzieren, deren ehrliche Beantwortung den Weg zur richtigen Architektur weist:
Sind die Geräte ortsfest oder mobil?
Mobile Geräte benötigen unabhängig von anderen Faktoren eine Mobilfunkverbindung auf Geräteebene. FWA ist für mobile Einsatzszenarien keine Option.
Wie hoch ist der Gesamtbandbreitenbedarf an jedem Standort?
Wenn die Datenmengen pro Gerät gering sind und die Bereitstellung dezentral ohne Aggregation auf Standortebene erfolgt, ist eine Mobilfunkverbindung auf Geräteebene ( LPWAN ) in der Regel kostengünstiger als FWA-CPE pro Standort. Wenn die Aggregation auf Standortebene einen hohen Gesamtbandbreitenbedarf verursacht, ist FWA oder kabelgebundenes Breitband für den Standort-Backhaul in Kombination mit „ LPWAN “ für die Konnektivität auf Geräteebene die geeignetere Architektur.
Ist am Standort kabelgebundenes Breitband verfügbar und kostengünstig?
Sofern kabelgebundenes Breitband verfügbar ist und die Installationskosten sowie die Vorlaufzeit akzeptabel sind, bietet es in der Regel einen besser vorhersehbaren Durchsatz und geringere Latenzzeiten als FWA. FWA eignet sich am besten, wenn kabelgebundenes Breitband nicht verfügbar oder unerschwinglich teuer ist.
Wie sieht der Zeitplan für die Einführung aus?
FWA-CPE lässt sich deutlich schneller installieren und in Betrieb nehmen als kabelgebundenes Breitband. Bei zeitkritischen Bereitstellungen an temporären Standorten stellt die Installationsgeschwindigkeit von FWA einen bedeutenden betrieblichen Vorteil dar.
Wie lange muss die Lebensdauer des Geräts betragen?
FWA-CPE stellt Anforderungen an die Stromversorgung und benötigt pro Standort eine Fläche, die für batteriebetriebene, kompakte oder verdeckte IoT-Installationen ungeeignet ist. Batteriebetriebene Geräte mit langer Betriebsdauer erfordern „ LPWAN “-Mobilfunk auf Geräteebene, unabhängig von der Verfügbarkeit von FWA am Standort.
Die Konnektivitätsinfrastruktur von KORE unterstützt sowohl FWA-gestützte als auch direkte Mobilfunk-IoT-Architekturen, einschließlich hybrider Bereitstellungen, bei denen beide Technologien definierte Rollen übernehmen. Mit über 40 Partnerschaften mit Netzbetreibern, einer „ 5G “-Abdeckung durch Beziehungen zu den wichtigsten Netzbetreibern und mehr als 21 Millionen aktiven SIM-Karten, die branchenübergreifend eingesetzt werden und bei denen sowohl FWA als auch Mobilfunk zur Konnektivitätsarchitektur beitragen, stehen die Infrastruktur und das betriebliche Fachwissen zur Verfügung, um die gesamte Bandbreite der Bereitstellungsmuster zu unterstützen, die sich aus den Anforderungen des Unternehmens-IoT ergeben.
Die richtige Antwort auf die Frage „FWA oder Mobilfunk?“ hängt immer von der jeweiligen Implementierung ab. Es ist wesentlich kostengünstiger, bereits vor der Hardwarebeschaffung die richtige Entscheidung zu treffen und damit die Architektur festzulegen, als erst nach der Inbetriebnahme der Geräte festzustellen, dass diese nicht kompatibel ist.
Sprechen Sie mit einem KORE-Konnektivitätsarchitekten über die richtige Konnektivitätsarchitektur für Ihre Bereitstellungsanforderungen, Ihren Gerätebestand und Ihren geografischen Kontext.
Veröffentlicht am 25. Juni 2026