Wann sollte man „ LTE Cat M“ für IoT-Geräte einsetzen?

Was ist Cat M?

LTE Cat M (auch bekannt als „ LTE-M“) ist eine LPWA-Technologie (Low Power Wide Area), die für das „Massive IoT“ entwickelt wurde und es Milliarden vernetzter Geräte ermöglicht, über Mobilfunknetze zu kommunizieren. Derzeit bezieht sich „Cat M“ in der Regel auf Cat M1, während die Einführung von Cat M2 noch einige Jahre auf sich warten lässt.

LTE Die Funktechnologie nutzt „Kategorien“, um die Leistungsfähigkeit von Geräten in einem „ LTE “-Netzwerk zu definieren. So unterstützt beispielsweise Cat 1 Download-Geschwindigkeiten von bis zu 10 Mbit/s, während Cat 4 mithilfe von Carrier-Aggregation bis zu 150 Mbit/s erreicht. Cat-M1-Geräte arbeiten über einen schmalen 1,4-MHz-Kanal mit Download-Geschwindigkeiten von etwa 589 kbit/s und Upload-Geschwindigkeiten von bis zu 1,1 Mbit/s (3GPP Release 14). Ältere Cat-M-Versionen bieten einen etwas geringeren Durchsatz.

Cat M bietet sowohl Mobilfunknetzbetreibern (MNOs) als auch Anbietern von IoT-Lösungen erhebliche Vorteile:

• Für Mobilfunknetzbetreiber bedeutet die geringe Bandbreite von Cat M, dass jede Funkzelle mehr Geräte aufnehmen kann, was die Spektraleffizienz und die Wirtschaftlichkeit des Netzes verbessert.
• Für IoT-Entwickler ermöglicht Cat M kostengünstigere Module, eine längere Akkulaufzeit und schnellere Verbindungszeiten, wodurch es sich ideal für Geräte mit begrenztem Stromverbrauch eignet.

Energiesparfunktionen der Cat M-Serie

Cat M verfügt über mehrere Verbesserungen im Bereich Energieeffizienz, wodurch es sich besonders gut für batteriebetriebene IoT-Anwendungen eignet:

Energiesparmodus (PSM)

PSM ermöglicht es einem IoT-Gerät, über längere Zeiträume im „Ruhezustand“ zu verbleiben, ohne vom Netzwerk geweckt zu werden. Normalerweise wechseln Geräte zwischen den Modi „IDLE“ und „ACTIVE“ und verbrauchen dabei Strom, wenn sie vom Netzwerk angefordert werden. Mit PSM können Geräte Ruhephasen (von Stunden bis zu Tagen) aushandeln, und das Netzwerk puffert eine begrenzte Datenmenge (z. B. die letzten 100 Byte), die nach dem Aufwachen des Geräts übermittelt wird.

Erweiterter diskontinuierlicher Empfang (eDRX)

Mit eDRX wechseln Geräte in festgelegten Zyklen (dem eDRX-Zyklus) in den Ruhezustand und werden wieder aktiviert, wodurch die Häufigkeit der Abfragevorgänge reduziert wird. Die Geräte vereinbaren diesen Zyklus mit dem Netzwerk, um unnötige Aktivierungen zu vermeiden. So kann eDRX beispielsweise die Abfrageintervalle von den standardmäßigen 1,28 Sekunden auf bis zu 10,24 Sekunden verlängern und so den Akku noch stärker schonen.

PSM und eDRX ergänzen sich gegenseitig, und die meisten modernen Cat-M-Netzwerke unterstützen beide Technologien. Durch ihren kombinierten Einsatz lässt sich der Stromverbrauch von IoT-Geräten im Feld drastisch senken.

Aktuelle Einschränkungen von Cat-M-Netzwerken

Trotz seiner Vorteile bringt Cat M einige Nachteile mit sich:

• Geringe Bandbreite: Die typischen Geschwindigkeiten in der Praxis liegen bei etwa 300 Kbit/s, wodurch sich diese Lösung nicht für Anwendungen mit hohem Datendurchsatz eignet.
• Eingeschränkte weltweite Abdeckung: Cat M ist nicht in allen Ländern verfügbar, und selbst dort, wo „ LTE “ existiert, unterstützen noch nicht alle Betreiber Cat M.
• Risiko der Vorrangzuweisung: In überlasteten Gebieten können Geräte der Kategorie M vorübergehend vom Netz getrennt werden, um Nutzern der höheren Kategorie „ LTE “ Vorrang einzuräumen.

Typische Anwendungsfälle für Cat M

Cat M eignet sich ideal für Geräte mit geringem Stromverbrauch, die kleine Datenpakete übertragen und keine ständige Verbindung benötigen. Beispiele hierfür sind:

• Bestandserfassung (z. B. Abfallbehälter, Container)
• Intelligente Messgeräte (z. B. Wasser-, Strom- und Luftqualitätssensoren)
• Intelligente Landwirtschaft und Bewässerung
• Industriesensoren an schwer zugänglichen oder netzfernen Standorten

Im Grunde profitiert jedes Gerät, das mit einer kleinen, nicht austauschbaren Batterie betrieben wird, von der Effizienz von Cat M.

Wann „ LTE “ der Kategorie 1 besser ist als die Kategorie M

Wenn Ihre IoT-Lösung eine dauerhafte „Always-on“-Verbindung erfordert, ist „ LTE “ der Kategorie 1 oder höher (Kat. 3/4) möglicherweise besser geeignet. In diesen Fällen:

• Die Geräte nutzen die Energiesparfunktionen von Cat M nicht.
• Für häufige oder umfangreiche Datenübertragungen wird mehr Bandbreite benötigt.
• Eine umfassendere Abdeckung durch „ LTE “ ist erforderlich, insbesondere in Ländern, in denen Cat M noch nicht unterstützt wird.
• Sie verwenden Kommunikationsprotokolle wie PPP, die mit den Ruhemodi von Cat M weniger kompatibel sind.

KORE und „ LTE-M“ für das Internet der Dinge (IoT)

KORE ist ein weltweit führender Anbieter von IoT-Lösungen und verfügt über fundiertes Fachwissen sowie eine umfassende Abdeckung im Bereich der „ LTE-M“ (Cat M)-Konnektivität. Durch die Übernahme des IoT-Geschäfts von Twilio hat KORE seine Fähigkeit weiter gestärkt, skalierbare, zuverlässige und sichere Mobilfunkkonnektivität für alle Kategorien des „ LTE “ – einschließlich Cat M – bereitzustellen.

Die globalen „ eSIM “- und „ Super SIM “-Lösungen von KORE, die mehrere Netzbetreiber unterstützen, sind darauf ausgelegt, automatisch das beste verfügbare Netzwerk für Ihr Gerät auszuwählen – ganz gleich, ob Sie batteriebetriebene Sensoren in abgelegenen Regionen einsetzen oder mobile Geräte nutzen, die eine lückenlose weltweite Netzabdeckung erfordern.

KORE unterstützt Cat-M-Geräte in einer Vielzahl von Netzwerken weltweit und bietet erweiterte Funktionen wie:

• Aktivierung von eDRX und PSM für eine längere Akkulaufzeit
• Einheitliches Gerätemanagement über die KORE One™-Plattform
• Dienstleistungen im Bereich der Einhaltung gesetzlicher Vorschriften und Zertifizierung
• Weltweite Präsenz in über 190 Ländern

Ganz gleich, ob Sie eine intelligente Zählerlösung, ein Umweltsensornetzwerk oder eine mobile Ortung für die Logistik einsetzen – KORE bietet Ihnen die Flexibilität und Kontrolle, die Sie benötigen, um die Konnektivität hinsichtlich Stromverbrauch, Leistung und Kosten zu optimieren.

Sind Sie bereit für den Einsatz mit Cat M?

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Veröffentlicht am 29. April 2025.