Was macht eine Multi-Netz SIM-Karte besonders?

Für die Machine-to-Machine Kommunikation und IoT über Mobilfunk werden häufig sogenannte „Multi-Netz“ SIM-Karten eingesetzt. Warum sie eigentlich kein Mobilfunkanbieter anbietet, aber doch allgegenwärtig ist erläutere ich in diesem Artikel.

Mobilfunkbetreiber sind nicht immer zu beneiden: Sie investieren mitunter Milliarden in Lizenzen, dann weitere Milliarden in den Netzaufbau und erst Jahre später zahlt sich eine Technologie wie LTE aus. Daher ist es nicht verwunderlich, dass man einmal gewonnene Kunden exklusiv versorgen will. Aus diesem Grund sind die SIM-Karten der Netzbetreiber für das jeweils andere Netz gesperrt – und dies sogar mit beiderseitiger Absicht.

Der Status Quo

Technisch ist dies gar nicht erforderlich, kommerziell aber so gewollt. Wir haben uns daran gewöhnt, aber anderseits ist es so, als könne man mit seinem Auto nur bei Aral, Shell oder Esso tanken.

Wir kennen also die Situation keinen Empfang zu haben, obwohl ein anderes Netz verfügbar ist und wir es – im Gegensatz zur „fremden“ Tankstelle - ärgerlicherweise nicht nutzen können. An einem selten besuchten Ort akzeptieren wir das, da wir ja mobil sind und nur vorübergehend offline.

Dieser Zustand ist für einen Automaten, Stromzähler, digitale Werbe- oder Anzeigetafel oder eine zu überwachende Maschine allerdings nicht akzeptabel, denn es hieße an diesem Standort komplett auf die Vernetzung via Mobilfunknetz verzichten zu müssen.

Die Lösung

Im Ausland dagegen kennen wir die Möglichkeit sich in mehrere Netze einzubuchen. Im International Roaming sieht es der Standard explizit vor sich in mehrere Netze einzubuchen. Um diese Funktion wiederum im Inland zu nutzen behilft man sich einfach mit einer ausländischen SIM-Karte. Diese kann, entsprechende Verträge vorausgesetzt in allen 3 Netzen in Deutschland genutzt werden.

Symbolbild: SIM-Karte, die sich in alle 3 Netze einbuchen kann

Anbieter

Einige Spezialanbieter haben diesen Bedarf früh erkannt und entsprechende Produkte auf den Markt gebracht. Dazu wird eine ausländische SIM-Karte in Deutschland verkauft, die kaum oder gar nicht im jeweiligen Heimatnetz eingesetzt wird. Dabei wird natürlich darauf geachtet, dass möglichst viele Roamingabkommen für möglichst viele Netze bestehen. Es gibt sogar M2M Anbieter mit Netzkennung ohne geographische Heimat, deren Karten immer im Roaming sind. Die nationalen Netzbetreiber können ein solches Produkt eigentlich nicht anbieten, da deren Karten das o.g. Problem der Sperrung der Netze der Wettbewerber haben. Um nicht ins Hintertreffen zu geraten, nutzen nationale Netzbetreiber SIM-Karten ihrer ausländischen Schwestergesellschaften und bieten sie den hiesigen Kunden an. Das führt sogleich zum nächsten Punkt:

 

Worauf zu achten ist

Nicht alle Multi-Netz Karten halten allerdings was sie versprechen, daher achten Sie auf diese 3 Punkte:

1. Die ungesteuerte Karte

Erkundigen Sie sich bei Ihrem Anbieter ob es sich um eine ungesteuerte Karte handelt. Gesteuerte Karten sind darauf geeicht möglichst lange im eigenen Netz zu verharren. Dies führt dazu, dass man bei einem schwachen Signal in einem Netz gefangen ist und den Vorteil in ein anderes Netz zu wechseln gar nicht nutzen kann. Am Besten sind daher sogenannte „ungesteuerte Karten“.

2. „Alle Netze“ und „alle Standards“

"Alle Netze" heißt nciht gleich "LTE" in allen Netzen, wie ein Kunde von mir schmerzlich feststellen musste: An einer seiner Anlagen funkte nur eines der 3 deutschen Netze – und zwar mit LTE. Leider hatte das als „Multi-Netz-Karte“ angepriesene Produkt keinen Zugang zum LTE-Netz des konkurrierenden Betreibers, sondern nur zu 2G und 3G. Ergo konnte die Anlage nicht mit dieser Karte online gehen. Prüfen sie also die nutzbaren Netze und den jeweiligen Standard.

3. Einheitliche Kosten

Einheitliche Kosten bei Nutzung der Karte in allen Netzen sollten selbstverständlich sein. Lesen Sie das Kleingedruckte, denn es gibt Verträge in denen die Nutzung mehrerer Netze zwar im Prinzip vereinbart ist, aber der Netzbetreiber den vereinbarten Preis nur unter der Bedingung zusagt, dass mindestens 95% der Daten in den eigenen Netzen übertragen werden.

> Sind diese 3 Punkte erfüllt, steht einer optimalen Netzversorgung nichts mehr im Wege.

 

Möchten Sie mehr zum Thema M2M/IoT Vernetzung erfahren oder wünschen Sie ein Angebot für die Mobilfunkversorgung Ihrer Anwendungen kontaktieren Sie mich.

Roland Becker.

 


Warum Sie bei IoT nicht auf 5G warten müssen

Mit der Einführung des neuen Mobilfunkstandards 5G sind zahlreiche Hoffnungen und Erwartungen verbunden. Doch realistisch betrachtet sind diese erst in ein paar Jahren, und dann auch nicht flächendeckend verfügbar. Was die Wenigsten wissen: Im Bezug auf das Internet der Dinge lässt sich der größte Vorteil der 5G Netze seit Kurzem schon in den heutigen LTE(4G) Netzen nutzen. Das Zauberwort heißt „Narrowband - IoT“

Bei 5G geht es, wie bei jeder neuen Mobilfunkgeneration um effizientere Nutzung der Frequenzen und damit um mehr Kapazität insgesamt und mehr Geschwindigkeit pro Nutzer. Zwei Anwendungsfelder sind bei 5G aber darüber hinaus im Fokus: 1. Echtzeitanwendungen, die durch die Verringerung der Signallaufzeiten (der sogenannten Latenz) möglich werden und 2. das Internet der Dinge. Die Verbesserungen für das Internet der Dinge betreffen einen geringen Stromverbrauch, eine bessere Reichweite und die Möglichkeit besonders viele Verbindungen gleichzeitig zu unterhalten. Man spricht von bis zu 1 Million Objekte pro Quadratkilometer.

2 von 3 dieser Erfolgsfaktoren in der IoT - Vernetzung, nämlich der geringe Stromverbrauch und die Funkversorgung in Gebäuden verbessern sich nicht erst bei 5G, sondern - und das ist die wirklich gute Nachricht – auch bereits bei der aktuell verfügbaren „Narrowband – IoT“ Technologie auf LTE-Basis.

 

Wie der Name schon sagt handelt es sich bei Narrowband um eine besonders schmalbandige Übertragung d.h. es werden nur wenige Daten übertragen. Daher eignet sich diese Technologie für einfache Sensoren zur Messung von Werten wie Temperatur, Druck aber auch GPS Daten oder Zustandswerten wie „Füllstand“, „auf-zu“ usw. Der Vorteil: eine solche Übertragung kostet extrem wenig Energie und dafür ist dieser Standard optimiert. Somit werden erstmals Mobilfunkmodule mit Batteriebetrieb und Laufzeiten von mehreren Jahren (!) machbar.

Der Nutzen wäre freilich begrenzt, wenn kein Empfang vorhanden ist, denn viele Dinge, die überwacht oder gesteuert werden sollen, befinden sich nun mal (zumindest zeitweise) im Inneren von Gebäuden oder an anderen Orten an denen unsere (teilweise zu Unrecht) vielgescholtenen Mobilfunknetze keinen Empfang bieten. Auch hier gibt es eine signifikante Verbesserung. Bei der schmalbandigen Übertragung wird - vereinfacht gesagt - Geschwindigkeit gegen Signalstärke getauscht. Das ist so ähnlich als würde man beim Auto oder Fahrrad in einen niedrigeren Gang schalten um mehr Kraft für die Steigung haben – im Gegenzug sinkt die Geschwindigkeit. In der Folge lassen sich mit dem Signal Mauern durchdringen bei denen im bisherigen Standard nichts zu machen war. Damit ist dann auch der oft genannte Stromzähler im Keller erreichbar.

Fazit: Eine kostengünstige und energiesparende Anbindung von „Dingen“ an das Internet egal ob Inhouse oder mobil ist über die aktuellen Netze möglich. Dadurch ergeben sich nahezu unendlich viele Möglichkeiten und das schon heute – nicht erst mit 5G.


LoRa, LTE, 5G, Narrowband-IoT usw. - wonach sollte ich Funktechnolgien bewerten?

Der technische Fortschritt in der Digitalisierung wird von mehreren Faktoren wie Rechenleistung, verbesserter Sensorik oder eben verbesserte Drahtlosübertragung getrieben.

Heute konkurrieren mehrere verschiedene Funkstandards um die Gunst der Nutzer in der Maschinenkommunikation und dem Internet der Dinge:

    • 2G/3G
    • LTE 4G
    • Narrowband-IoT
    • LTE-M
    • LoRa WAN
    • Sigfox
    • und bald schon 5G

Auf der einen Seite stehen die standardisierten Mobilfunktechnologien, die eine Fortentwicklung des ersten wirklich weltweiten Standards „GSM“ darstellen. Mit jeder Generation wurden vor allen die übertragenen Datenmengen erhöht aber auch neue Frequenzen eingesetzt. Nutze man zur Zeit von GSM noch ausschließlich Bänder um 900 MHz, folgten anschließend 1800 MHz für GPRS, 2100 MHz für UMTS sowie 800 und 2600 MHz für LTE. Für die neue Mobilfunkgeneration 5G sind neben 3,5 GHz erstmals noch höhere, in der Vergangenheit nicht massentaugliche Frequenzen jenseits 20GHz vorgesehen.

Im Gegensatz zu diesen lizensierten, also kostenpflichtigen und regulierten Frequenzen werden, vor allem im Nahbereich unlizensierte Frequenzbänder nach bestimmten Regeln, z.B. begrenzte Sendeleistung und begrenzte Sendezeit genutzt. Diese Bänder liegen bei 433MHz oder 868 Mhz und wurden bisher für Anwendungen im Nahbereich wie Funkschlüssel, Außenthermometer oder Funkalarmanlagen genutzt. Hier wurden nun neue Technologien für den mehr oder weniger großflächigen Einsatz entwickelt. Daraus gingen LoRa WAN und Sigfox hervor, die erstmals eine Alternative zu den klassischen Mobilfunktechniken darstellen.

Ohne die jeweiligen individuellen Vor- und Nachteile ausführlich darzustellen stellt sich zunächst die Frage nach welchen Kriterien eine Technologie zu bewerten ist:

1. Funkverbindung

Wichtigste Voraussetzung ist natürlich die erfolgreiche Funkverbindung, d.h. die Reichweite und Versorgung des Endpunkts muss sichergestellt sein. Bei öffentlichen Netzen gilt es also die Netzabdeckung zu überprüfen. Im Falle von 2G/3G/LTE ist es von Vorteil Zugang zu mehreren Netzbetreibern zu haben um Versorgungslücken zu minimieren. Bei Technologien wie LoRA oder Sigfox besteht ggfs. die Möglichkeit der Funkversorgung mit eigener Infratsruktur „nachzuhelfen“.

2. Internationale Verfügbarkeit

Eng verbunden mit der Funkabdeckung ist die Frage, ob eine internationale Verfügbarkeit erforderlich ist. Produziere ich ein Gerät oder Anlage für den internationalen Markt, dann möchte ich keine 20 Varianten herstellen und managen. Hier gibt es zu 2G/3G und LTE bisher kaum eine Alternative. Sigfox bietet allerdings eine steigende Anzahl an Ländern und die Branche wartet darauf, daß Narrowband-IoT für Roaming freigeschaltet wird bzw. LTE-M ausreichend verfügbar wird.

3. Datenrate

Wieviele Daten sollen übertragen werden und ist die jeweilige Technologie dafür geeignet? Schmalbandtechnologien zu denen LoRA, Sigfox und Narrowband-IoT gehören sind explizit auf sehr geringe Datenmengen ausgelegt, bringen dafür aber andere Vorteile mit, z.B. beim Energieverbrauch und den Hardwarekosten. Mit 3G und LTE lassen sich sehr hohe Datenmengen bis mehrere Gigabyte bei hohen Datenraten von „echten“ ca. 10 Mbit/s (3G) oder ca. 50 Mbit/s (LTE) übertragen.

4. Hardwarekosten

Preise für Module variieren von unter 10€ pro Stück bei 2G, LoRa, Sigfox, und bald auch Narrowbad-IoT bis hin zu 40-70€ für LTE Module. Hinzu kommen natürlich die sonstigen Hardwarekosten für die Steuerung, Sensorik etc. Gerne werden auch sogenannte „Edge Gateways“ z.B. in Form des Raspberry Pi eingesetzt, die lokale Informationen per Bluetooth oder RFID sammeln und dann über eine WAN Verbindung in die Cloud oder Zentrale übermitteln.

5. Laufende Kosten für die Übertragung

In der Vergangenheit war das oft der höchste und damit abschreckendste Posten in der drahtlosen Kommunikation. Heute sind kleine Datenmengen egal ob über M2M SIMKarten, also Mobilfunk jeglichen Standards als auch über die öffentlichen Schmalbandnetze für weniger als 1€ pro Monat übertragbar. Sogar hohe Volumina wie Gigabytes sind in vielen Anwendungsfällen wirtschaftlich zu übertragen. Will man Daten international übertragen oder ist man kein Großkunde bei den klassischen Netzbetreibern sollte man sich an alternative M2M Anbeiter wenden, um gute Konditionen zu erhalten. Außerhalb Europas werden pro MB schnell mal 5€ aufgerufen obwohl die gleiche Leistung anderweitig für nur 20ct erhältlich ist. Hier gibt es erhebliche Unterschiede zwischen den Netzbetreibern und alternativen Spezialanbietern und es ist bedauerlich, wenn ein Projekt an dieser Stelle an überhöhten Preisen scheitert.

6. Energieverbrauch

Wirklich mobile Anwendungen finden ggfs. dort statt wo keine Stromversorgung existiert: Beim Tracking von Gegenständen, Einsatz von kleinen Sensoren oder einfach, weil eine Stromversorgung das Gerät unnötig verteuert. Hier schlägt die Stunde der Schmalbandtechnologien, denn diese sind auf Stromsparen optimiert und lassen sich mit Batterien über Monate oder gar Jahre betreiben. Trotzdem sollte man hier mit der nötigen Expertise genau hinschauen und testen.

7. Integration und Management

Klassische Mobilfunktechnologien lassen sich relativ einfach integrieren, da sich die gleichen Protokolle wie bei WLAN oder im Firmennetz nutzen lassen. Die schmalbandigen Technologien erfordern andere Protokolle und höheren Integrationsaufwand, weil meist eine Zwischenschickt eingeführt werden muß. Hinzu kommt bei allen Technologien das Management der Endpunkte, im Falle von Mobilfunk der SIM-Karten, die in hochentwickelten Managementportalen verwaltet werden, die meist auch per API ansprechbar sind.

Zuletzt muß man sicher auch die Zukunftsfähigkeit der Technologie bewerten und die Abhängigkeit, in die man sich am Ende bei der Festlegung auf einen Standard begibt.

Nichtsdestotrotz stehen hinter diesen vielen Kriterien vor Allem unzählige Möglichkeiten, die gerade in Deutschland viel zu wenig genutzt werden und die es gilt für bestehende und neue Anwendungen zum Wohle der Nutzer einzusetzen.