Kommunikation, Sensorik, Stromversorgung, Steuerung, Speicher und Datenverarbeitung sind die wichtigsten Technologien, die in einem Tracking-Projekt zum Einsatz kommen.
Zu den gängigen Tracking-Technologien zählen GNSS, Bluetooth und Wi-Fi RSSI, Bluetooth-Ankunftswinkel UWB, Ultraschall, SLAM, RFID, Netzwerk-TOF, Infrarotstrahlen usw. SLAM erfordert eine hohe Bandbreite und Datenrate für Bild- und Video-Streaming; andere verwenden mehrere oder Dutzende Bytes pro Positionierungsnachricht. Unter Berücksichtigung von Positionierungsgenauigkeit, Stromverbrauch, Produktabmessungen, Kosten und Netzwerkverfügbarkeit oder Kommunikationsdistanz gibt es viele Optionen für Kommunikationstechnologien, und dieser Artikel stellt die neuesten mobilen Netzwerktechnologien und ihre Eigenschaften vor. Durch den Vergleich ähnlicher Technologien analysiert er die Vor- und Nachteile jeder Technologie für ein Tracking-Projekt und hilft den Lesern bei der Entscheidung, welche Technologie sie in einem persönlichen oder Asset-Tracking-Projekt verwenden möchten.
1. 4G und 5G
4G und 5G sind zwei verschiedene Generationen der Mobilfunktechnologie. Sie weisen einige wesentliche Unterschiede in Bezug auf Geschwindigkeit, Bandbreite, Latenz und Funktionen auf. Hier ist eine Zusammenfassung der wichtigsten Unterschiede:
- Geschwindigkeit
5G ist viel schneller als 4G und bietet Downloadgeschwindigkeiten von bis zu 2,5 Gbit/s und Uploadgeschwindigkeiten von 1,25 Gbit/s. 4G hingegen erreicht nur Downloadgeschwindigkeiten von bis zu 1 Gbit/s und Uploadgeschwindigkeiten von 500 Mbit/s. 5G kann daher datenintensivere Anwendungen unterstützen, wie hochauflösendes Videostreaming, virtuelle Realität und Cloud-Gaming. - Bandbreite
5G hat mehr Bandbreite als 4G, was bedeutet, dass es mehr Geräte und Benutzer gleichzeitig unterstützen kann, ohne die Servicequalität zu beeinträchtigen. 5G verwendet höhere Frequenzen als 4G, wie Millimeterwellen, die weniger überlastet sind und mehr Daten übertragen können. 5G verwendet auch kleinere und stärker gerichtete Antennen und versorgt über 1.000 Geräte mehr pro Meter als 4G. Dies bedeutet, dass 5G die wachsende Nachfrage nach Internetzugang von Smartphones, Tablets, Laptops, Smart-TVs, Wearables und IoT-Geräten bewältigen kann. - Latenz
5G hat eine geringere Latenz als 4G, was bedeutet, dass es bei der Kommunikation zwischen Geräten und Servern weniger Verzögerungen oder Zeitverzögerungen gibt. Die Latenz von 5G beträgt etwa 1 ms, während die Latenz von 4G etwa 50 ms beträgt. 5G kann mehr Echtzeit- und interaktive Anwendungen ermöglichen, wie etwa die Fernsteuerung von Fahrzeugen, Robotern und medizinischen Verfahren sowie Online-Spiele und Videokonferenzen.
Dies sind einige der wichtigsten Unterschiede zwischen 4G und 5G. Diese Unterschiede hängen jedoch auch von der Verfügbarkeit und Abdeckung der Netzwerke sowie der Kompatibilität und Leistung der Geräte ab. Um die Vorteile von 5G voll nutzen zu können, benötigen Sie ein 5G-fähiges Gerät und einen 5G-Netzwerkanbieter in Ihrer Nähe.
In einem IoT-Projekt werden sowohl 5G als auch 4G für den Daten-Backhaul im Gateway verwendet, d. h. LoRaWAN-Gateway, AoA-Gateway (Angle of Arrival) usw. 4G wird häufig verwendet, weil:
- 4G-Modul ist günstiger.
- Geschwindigkeit, Bandbreite und Latenz haben keinen wesentlichen Einfluss auf die Leistung des Systems.
Viele Fahrzeug-Tracker verwenden 4G, da 4G weltweit eine bessere Abdeckung bietet als 5G, während 2G und 3G auslaufen.
Einige hochpräzise GNSS-Positionierungstechnologien wie RTK (Real-Time Kinematic) und PPK (Post Processed Kinematic) verwenden 4G, da sie während der Positionierung eine schnellere und umfangreichere Datenkommunikation benötigen.
2. LTE und 4G
LTE und 4G sind zwei Begriffe aus der Mobilfunktechnologie. LTE steht für Long-Term Evolution und ist ein Standard für die drahtlose Breitbandkommunikation. 4G steht für vierte Generation und ist ein allgemeiner Begriff für die vierte Generation der mobilen Datentechnologie, wie sie von der Internationalen Fernmeldeunion (ITU) definiert wird.
LTE ist eine der Technologien, die 4G-Geschwindigkeiten bieten können, aber nicht alle LTE-Netzwerke können die Kriterien für 4G erfüllen, wie z. B. eine maximale Downloadgeschwindigkeit von mindestens 100 Mbit/s. Um zwischen diesen Fällen zu unterscheiden, verwenden einige Netzbetreiber den Begriff 4G LTE, um ein schnelleres und fortschrittlicheres LTE-Netzwerk anzuzeigen, das die 4G-Anforderungen erfüllt. Einige Netzbetreiber verwenden den Begriff 4G LTE jedoch auch, um ihre LTE-Netzwerke zu vermarkten, die tatsächlich langsamer sind als der 4G-Standard.
WiMAX ist eine weitere Technologie, die 4G-Geschwindigkeiten bieten kann. WiMAX steht für Worldwide Interoperability for Microwave Access (Weltweite Interoperabilität für Mikrowellenzugang). WiMAX ähnelt LTE darin, dass es zur Datenübertragung Funkwellen verwendet, hat aber eine andere Netzwerkarchitektur und einen anderen Frequenzbereich. WiMAX war in den frühen Tagen von 4G beliebter, aber LTE hat es in den meisten Märkten weitgehend ersetzt.
Zusammenfassend lässt sich sagen, dass LTE und 4G nicht genau dasselbe sind, aber von Netzbetreibern und Verbrauchern oft synonym verwendet werden. LTE ist eine spezielle Technologie, die 4G-Geschwindigkeiten liefern kann, aber nicht alle LTE-Netzwerke sind 4G-kompatibel. WiMAX ist eine weitere Technologie, die 4G-Geschwindigkeiten liefern kann, aber weniger verbreitet ist als LTE.
3. CAT-M und LTE-M
CAT-M und LTE-M (Long-Term Evolution for Machines) sind zwei verschiedene Namen für dasselbe: eine Gerätekategorie in der LTE-Familie von Mobilfunktechnologien, die für IoT-Anwendungen entwickelt wurden. CAT-M- und LTE-M-Geräte haben gegenüber herkömmlichen LTE-Geräten einige Vorteile, wie z. B. geringeren Stromverbrauch, längere Akkulaufzeit, bessere Abdeckung und geringere Kosten. Sie haben jedoch auch Einschränkungen, wie z. B. niedrigere Datenraten, geringere Bandbreite und eingeschränkte Funktionalität.
Die Hauptunterschiede sind:
- Bandbreite
CAT-M- und LTE-M-Geräte verwenden eine Bandbreite von 1,4 MHz, die viel kleiner ist als die typische Bandbreite von 20 MHz, die von anderen LTE-Geräten verwendet wird. Dies bedeutet, dass mehr Geräte in das gleiche Spektrum passen und die Datenkapazität und Geschwindigkeit geringer sind. - Datenübertragungsraten
CAT-M- und LTE-M-Geräte erreichen Spitzendatenraten von bis zu 1 Mbit/s im Downlink und Uplink, was für die meisten IoT-Anwendungen ausreicht, jedoch nicht für bandbreitenintensive Dienste wie Videostreaming oder Gaming. Andere LTE-Geräte können bis zu 10 Mbit/s im Downlink und 5 Mbit/s im Uplink (CAT-1) oder sogar noch mehr (CAT-4 und höher) erreichen. - Stromverbrauch
CAT-M- und LTE-M-Geräte haben einen geringeren Stromverbrauch als andere LTE-Geräte, was bedeutet, dass sie länger mit Batterien betrieben werden können. Sie unterstützen auch Energiesparfunktionen wie den Energiesparmodus (PSM) und den erweiterten diskontinuierlichen Empfang (eDRX), die es ihnen ermöglichen, in den Ruhezustand zu wechseln oder ihre Aktivität zu reduzieren, wenn sie nicht verwendet werden. - Abdeckung
CAT-M- und LTE-M-Geräte haben eine bessere Abdeckung als andere LTE-Geräte, insbesondere in Innenräumen und ländlichen Gebieten. Sie können Wiederholung und Verbindungsanpassung verwenden, um ihre Signalqualität und -zuverlässigkeit zu verbessern. Sie unterstützen auch den Coverage Enhancement Mode (CEM), der es ihnen ermöglicht, mit höheren Leistungspegeln zu senden und mit niedrigeren Signalpegeln zu empfangen. - Komplexität
CAT-M- und LTE-M-Geräte sind weniger komplex als andere LTE-Geräte, was bedeutet, dass sie einfachere Hardware- und Softwareanforderungen haben. Sie verfügen auch über weniger Funktionen und Funktionalitäten wie Sprachunterstützung, Carrier Aggregation oder mehrere Antennen.
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