Interpretation der vier wichtigsten Zukunftstrends bei stromsparenden Weitverkehrsnetzen (LPWAN)

Obwohl die Entwicklung von Weitverkehrsnetzen mit geringem Stromverbrauch schon Jahrzehnte zurückliegt, sind sie erst seit etwa drei Jahren in den Blickpunkt der Öffentlichkeit gerückt. In diesen drei Jahren hat die Branche viele Höhen und Tiefen erlebt, von hundert Denkschulen, die sich um den Status einer Handvoll verbleibender Mainstream-Technologien streiten. Ob NB-IoT/eMTC auf der Grundlage von lizenzierten Frequenzen oder LoRa und Sigfox, die auf unlizenzierten Frequenzen basieren, ist einer der Hauptgründe dafür, dass sie zu Mainstream-Technologien werden, die Bildung eines riesigen globalen Ökosystems. Darüber hinaus wird auch der Markt für Weitverkehrsnetze mit geringer Leistung einige neue Merkmale aufweisen.

Die Zahl der LPWAN-Verbindungen ist erheblich gestiegen

Nach den aktuellen Daten zu urteilen, stammt die Zahl der weltweiten IoT-Mobilfunkverbindungen hauptsächlich aus den traditionellen Netzen 2G/3G/4G. In den nächsten sieben Jahren werden herkömmliche Mobilfunknetze immer noch eine große Anzahl von IoT-Verbindungen transportieren, aber NB-IoT/eMTC wird allmählich 2G/3G/4G überholen und zur Hauptverbindungsmethode werden. Die neuesten Prognosedaten, die von der GSMA veröffentlicht wurden, lauten wie folgt:

Anzahl der zellularen IoT-Verbindungen weltweit (Millionen; Quelle: GSMA)

Aus den Prognosedaten der GSMA geht hervor, dass Ende 2018 die Zahl der über 2G/3G/4G angeschlossenen IoT-Endgeräte 694 Millionen und die Zahl der über NB-IoT/eMTC auf der Grundlage von LPWAN-Technologien mit lizenziertem Spektrum angeschlossenen Endgeräte 66 Millionen betragen dürfte, wobei letztere nur 9% ausmachen. Bis 2025 wird die Zahl der 2G/3G/4G-IoT-Verbindungen auf 1,3 Milliarden und die Zahl der NB-IoT/eMTC-Verbindungen auf 1,8 Milliarden ansteigen.

Da die herkömmlichen Mobilfunknetze immer noch eine große Zahl von IoT-Verbindungen übertragen, benötigen viele Anwendungen, die eine hohe Bandbreite erfordern, 3G/4G-Netzverbindungen. Darüber hinaus ist die aktuelle 2G-Netzwerk-Industriekette sehr ausgereift und die Kosten sind extrem niedrig, so dass 2G/3G/4G in den nächsten Jahren. Es ist immer noch eine der wichtigsten Trägereinrichtungen für zelluläre IoT-Verbindungen, aber seine Wachstumsrate ist relativ langsam, mit einer durchschnittlichen jährlichen Wachstumsrate von nur 9,38% von 2018 bis 2025. Was NB-IoT/eMTC betrifft, so wird sich die Wachstumsrate mit der Reifung der Industriekette beschleunigen. In den nächsten Jahren wird sie eine jährliche Wachstumsrate von mehr als 60% erreichen, wodurch ihr Anteil an der Zahl der zellularen IoT-Verbindungen von 2018 bis 2018 steigen wird. 9% werden schnell auf 58% im Jahr 2025 anwachsen und damit zum Hauptträger der zellularen IoT-Verbindungen werden.

Was LoRa anbelangt, so ist das globale industrielle Ökosystem aufgrund seiner Flexibilität beim Netzaufbau allmählich gereift. In Zukunft werden sich mehr Unternehmen dem LoRa-Lager anschließen, insbesondere Unternehmen, die neue Betreiber im Zeitalter des Internets der Dinge werden wollen, und es wird eine größere Begeisterung für die Teilnahme geben.

Nach Angaben der international renommierten Organisation IHS Markit lag die Zahl der LoRa-Netzwerkverbindungen 2017 bei 32 Millionen und wird 2018 voraussichtlich 57 Millionen übersteigen. Im Jahr 2022 wird diese Zahl 350 Millionen erreichen. Im Vergleich zu NB-IoT/eMTC wird die LoRa-Technologie eher von nicht-traditionellen Betreibern wie Internetunternehmen sowie Rundfunk- und Fernsehbetreibern bevorzugt.

Vorhersage der Anzahl der LoRa IoT-Verbindungen

Die Situation des "einen beherrschenden Betreibers" unter den Betreibern wird sich ändern

In der Ära der Person-to-Person-Kommunikationsdienste sind in jedem Land nur wenige Unternehmen als Betreiber tätig. Aufgrund der hohen Eintrittsbarrieren ist die Marktkonzentration in diesem Bereich sehr hoch und schließt andere Unternehmen aus. Nachdem die Nachfrage nach weiträumigen und mobilen IoT-Anwendungen aufkam, übernahmen die Telekommunikationsbetreiber wieder diese Rolle und boten den IoT-Nutzern Dienste über ihre eigenen Mobilfunknetze an, die für andere Unternehmen noch unzugänglich waren.

Das Aufkommen verschiedener stromsparender Weitverkehrsnetztechnologien durchbricht jedoch dieses Muster. Nach der derzeitigen Lage zu urteilen, sind Hersteller, die Verbindungsdienste für Weitverkehrsnetze mit geringer Leistung anbieten, nicht länger das "Privileg" der traditionellen Telekommunikationsbetreiber. Unterschiedliche Netzgrößen Mehrere neue Netz-"Betreiber" haben sich an dem Netz und dem Geschäftsumfang beteiligt und bilden ein diversifiziertes Muster. Aufgrund der Merkmale von Netzen mit geringer Leistung ändert sich die Vorherrschaft der Telekommunikationsbetreiber. Die unterschiedlichen Anforderungen haben zur Entstehung verschiedener Strukturen auf dem Markt geführt, die sich grob in zwei Lager unterteilen lassen: die Betreiberebene und die Industrie- bzw. Unternehmensebene.

1. Lager auf Trägerebene

Auf der Grundlage globaler Netzabdeckungskapazitäten kann die Betreiberebene schnell globale Weitverkehrsnetze mit geringem Stromverbrauch einrichten. Derzeit ist NB-IoT/eMTC die wichtigste Wahl für die Kerninfrastruktur von zellularen IoT-Diensten für Mainstream-Betreiber auf der ganzen Welt geworden.

Vor dem Aufkommen von Weitverkehrsnetzen mit geringer Leistung haben Betreiber mit multinationalen Netzen bereits globale M2M-IoT-Dienste für Kunden auf der ganzen Welt angeboten. Bei der Entwicklung von Standards für Weitverkehrsnetze mit niedriger Leistung und lizenzierten Frequenzen sind Betreiber und Anbieter von Kommunikationsgeräten aktive Unterstützer und Teilnehmer.

Anders als in der Ära des mobilen Internets können sich mehr Unternehmen am Aufbau und der Anwendung von stromsparenden Weitverkehrsnetzen beteiligen, und einige Branchen werden nicht mehr monopolisiert sein, wie z. B. die Chipindustrie, Huawei HiSilicon, Qualcomm, MTK, ZTE Microelectronics, in- und ausländische Unternehmen wie Spreadtrum Ruideko sind aktiv in Forschung und Entwicklung und Massenproduktion tätig.

Der Wert der IoT-Industriekette konzentriert sich eher auf die Plattform- und Anwendungsebene. Wenn es also schwierig ist, den Marktanteil von Betreibern und Kommunikationsausrüstern zu erschüttern, ist die Bereitstellung von Lösungen in vertikalen Bereichen ein guter Einstiegspunkt. Natürlich arbeiten die Betreiber und Kommunikationsausrüster auch in diesem Bereich, wobei sie sich auf ihre eigenen Vorteile verlassen. Der technologische Fortschritt und die Anforderungen der Nutzer haben zwar die Marktkapazität erhöht, aber auch den Wettbewerb unter den Teilnehmern verschärft. Führende Unternehmen in verschiedenen Bereichen dringen horizontal und vertikal in die Branche ein.

2. Lager auf Branchen- bzw. Unternehmensebene

Im Gegensatz zu LPWAN, das von Telekommunikationsbetreibern dominiert wird, sind LPWAN-Netze ohne lizenziertes Frequenzspektrum stärker auf Marktentscheidungen angewiesen, um Überlebenschancen zu haben. Es gibt weltweit mehr als ein Dutzend ähnlicher Technologien, aber nur wenige können sich wirklich durchsetzen. Die Gründe dafür lassen sich wie folgt zusammenfassen: Die Nutzung der richtigen Zeit, des richtigen Ortes und der richtigen Personen, das Erfassen des Zeitfensters, die Ausweitung regionaler Anwendungen und die Schaffung einer industriellen Ökologie sind allesamt entscheidend. Es ist absehbar, dass die meisten LPWAN-Technologien ohne lizenziertes Spektrum angesichts von Problemen wie Geldmangel und Marktexpansion nur schwer überleben werden. Bei Hardware-Unternehmen wie Modulen sind die Bruttogewinnspannen im Allgemeinen niedrig, und kleine Unternehmen können nur schwer überleben. Es ist leicht, von kapitalstarken Unternehmen aufgekauft zu werden, wodurch ein großer Wettbewerb entsteht.

Die Flexibilität von LoRa kann der Industrie mehr Möglichkeiten bieten, und eine große Anzahl dezentraler Unternehmen kann am LoRa-Netzwerkbetrieb teilnehmen. Allerdings hat diese Situation zu einem sehr fragmentierten und unterschiedlichen Standard geführt. In diesem Bereich können Internet-Giganten die Vorteile ihrer Cloud-Plattform-Fähigkeiten nutzen, um diese dezentralen Betreiberressourcen zu integrieren.

Im Vergleich zu Telekommunikationsbetreibern kann LoRa nach Bedarf und in kleinem Umfang eingesetzt werden. Allerdings haben nicht alle Unternehmen die Möglichkeit oder die Notwendigkeit, ein eigenes Kernnetz, Netzmanagement und Abrechnungssysteme aufzubauen. Sie können sich vollständig auf bestehende Cloud-Plattformen Dritter verlassen. Der Netzbetrieb kann schnell implementiert werden.

Jeder dezentrale Betreiber setzt einen eigenen LoRaWAN-Standard für den Zugangsnetzteil ein und nutzt die vom Internetriesen bereitgestellte Cloud-Plattform für den Backhaul. Der Kernnetzteil verfügt über einheitliche Spezifikationen für diese Cloud-Plattform, was bis zu einem gewissen Grad eine End-to-End-Standardisierung des LoRa-Netzes gewährleistet. Da das LoRa-Kernnetz, das Netzmanagement und das Abrechnungssystem von Internetgiganten garantiert werden, kann es ein großes System bilden, das in der Lage ist, ultragroße verbundene IoT-Netze zu verwalten. Es ist durchaus möglich, dass eine große Anzahl von verstreuten LoRa-Netzen eine Abdeckung auf Stadtebene bildet. Natürlich ist dies ein schrittweiser Prozess.

Komplementarität zwischen verschiedenen Technologien

Im Allgemeinen sind die Attribute der Industriekette wie Chips, Module, Endgeräte, Kommunikationsausrüstung, Plattformen, Anwendungen und Organisationen unverzichtbar, unabhängig davon, ob es sich um die Betreiberebene oder die Industrie- bzw. Unternehmensebene handelt. Der Unterschied liegt in der Beteiligung an der Marktkonzentration, der Unternehmenszusammensetzung und der Rolle der verschiedenen Unternehmen in jedem Glied.

Für die Betreiberebene ist es einfach, globale und regionale Weitverkehrsnetze mit geringer Leistung zu bilden. Dies ist auf die inhärenten Vorteile der Betreiber und die politische Unterstützung zurückzuführen. Mit der Entwicklung des Marktes und den starken finanziellen Ressourcen der Betreiber ist es durchaus möglich, eine Reihe von industriellen Kettengliedern durch Übernahmen und andere Mittel zu integrieren und schließlich zu einem führenden Unternehmen im Bereich der Nicht-Betreiber zu werden.

Ausgehend von der derzeitigen Abdeckung der Kommunikationsnetze können die Betreiber jedoch nicht alle Gebiete abdecken, wie z. B. raue Umgebungen, abgelegene Gebiete oder komplexe Umgebungsszenarien wie Bergwerke, und in diesen Szenarien ist LPWAN erforderlich. Darüber hinaus sind aus Gründen der Datensicherheit in vielen Szenarien selbstgebaute Netze sehr gut geeignet.

LoRa wird von den Anwendern aufgrund seiner flexiblen Netzwerkimplementierungsmethode leicht bevorzugt. Wie wir alle wissen, wird der künftige LPWAN-Markt diversifiziert, langgestreckt und kundenspezifisch sein, und ein großer Teil davon wird von Nicht-Betreibern unterstützt werden. Die Industrie- und Unternehmensebene wird verstärkt daran arbeiten, das globale und regionale Gebiet ihres Netzwerks zu erweitern, verschiedene Ressourcen zu integrieren, und die ökologischen Vorteile werden die Marktvorteile noch deutlicher machen und sich allmählich von szenariobasierten und lokalisierten zu regionalisierten Lösungen entwickeln. Natürlich wird sich auch der Wettbewerb zwischen den verschiedenen Technologien verschärfen.

LoRa diversifizierte Netzaufbaumodi

Mit der aktiven Förderung von Mainstream-Betreibern, Geräteherstellern und anderen Branchenriesen sowie der internationalen Standardisierungsorganisation 3GPP kann NB-IoT/eMTC leicht eine großflächige und globale Abdeckung erreichen und sich auf den "großen Markt" konzentrieren. Mit der Förderung kleiner und mittlerer Unternehmen und dem dringenden Bedarf an einem personalisierten Netzwerkaufbau konnte LoRa bei der Einführung in verschiedenen Szenarien glänzen, wobei der Schwerpunkt auf "kleinen Märkten" und "Long Tail Markets" lag. Aus einer Größenperspektive betrachtet, wird der Long-Tail-Markt aufgrund der diversifizierten und fragmentierten Anforderungen des Szenarios auch in Zukunft die Hälfte des Landes ausmachen. Die beiden bilden eine komplementäre Beziehung auf dem Markt, verbessern gemeinsam die IoT-Netzebene und fördern die rasche Entwicklung der IoT-Industrie.

Das Modell "Betreiber für alle" wird erwartet

Wie bereits erwähnt, gilt der Begriff "Betreiber" nicht mehr nur für Telekommunikationsbetreiber. Solange der Hersteller über Vermögenswerte verfügt, die wiederholt genutzt werden können (materielle Produkte oder immaterielle Dienstleistungen), ist er der Betreiber seiner Vermögenswerte, wenn er mehreren Nutzern die Miete dafür in Rechnung stellt. Mit Hilfe kostengünstiger IoT-Technologien wie Power-Wide-Area-Networks kann "jeder zum Betreiber" werden.

Technologien für Weitverkehrsnetze mit geringer Leistung wie NB-IoT/eMTC und LoRa sind heute weltweit auf dem Vormarsch, und die Netze, die sie einsetzen, haben einen starken Schatten von virtuellen Betreibern. Die Betreiber dieser IoT-Netze sind auch in unterschiedlichem Maße am Telekommunikationsbetrieb beteiligt. Die Flexibilität von LoRa und die Unterstützung durch Netzwerkplattformen von Drittanbietern können Unternehmen helfen, schnell Netzwerke aufzubauen und den Netzwerkbetrieb aufzunehmen. Plattformen von Drittanbietern können vielen Betreibern beim Aufbau von Kernnetzen und Betriebsunterstützungssystemen (OSS) helfen, anstatt nur eine Plattform für die Verbindungsverwaltung und die Anwendungsaktivierung zu bieten, und bilden somit einige stark involvierte Betreiber, während einige Industrie- und Unternehmensebene Das LoRa-Netz stellt hauptsächlich Verbindungen bereit und die Daten werden direkt mit dem Internet verbunden. Die Beteiligung solcher Betreiber ist relativ gering.

Für "Produkt"-Betreiber können verschiedene Produkt-"Betreiber" das Lebenszyklusmanagement sowie den Betrieb und die Wartung ihrer Produkte übernehmen und verschiedene zusätzliche Dienste auf der Grundlage des Produkts anbieten. Damit diese Hersteller "Betreiber" werden können, benötigen sie die Unterstützung von Infrastrukturtechnologien wie IoT-Kommunikations- und Verwaltungsplattformen. Derzeit ist die Zahl der Hersteller, die diese unterstützenden Technologien anbieten, relativ groß, und die Produktbetreiber können sich dafür entscheiden, diese Infrastrukturen selbst zu bauen und zu betreiben. Diese Einrichtungen können aber auch gemietet werden. Ähnlich wie bei den verschiedenen Kategorien virtueller Betreiber können auch die Produktbetreiber unterschiedlich stark involviert sein.

Da das Internet der Dinge mehr und mehr in unsere Produktion, unseren Betrieb und unser Privatleben eindringt, wird es immer mehr "Betreiber" verschiedener wiederverwendbarer Produkte geben. Sie nutzen die Technologie des Internets der Dinge, um die von ihnen betriebenen Produkte zu überwachen, zu bedienen und zu warten. Vorgänge wie Positionierung und Abrechnung bilden verschiedene Produkt-"Betreiber" mit unterschiedlichem Grad der Beteiligung. Wenn dedizierte IoT-Netzwerke wie LoRa allmählich auf der ganzen Welt eingeführt werden und die sie unterstützenden Industrieketten ausgereift sind, beginnen kleinere Organisationen und sogar Einzelpersonen, diese Technologien für den Betrieb ihrer Anlagen zu nutzen, wodurch verschiedene leichtgewichtige Produkt-"Betreiber" die Möglichkeit erhalten, ihre Produkte zu betreiben. Eine der industriellen Veränderungen, die das Internet der Dinge in der Zukunft mit sich bringen wird, ist die Gruppe der Produkt-"Betreiber" aus verschiedenen Branchen und Größen.

Natürlich ist die Entwicklung von Weitverkehrsnetzen mit geringer Leistung auch untrennbar mit der Zusammenarbeit zwischen Normen und Industrie verbunden. Die Festlegung von Normen kann die Entwicklung der Industrie in einer geordneten und groß angelegten Richtung fördern, während der Fortschritt der Industrie einen umgekehrten Effekt auf die Verbesserung der Normen haben wird. Die beiden sind eine sich gegenseitig verstärkende und ergänzende Beziehung. Darüber hinaus wird es in Zukunft einige klare Regulierungsmaßnahmen für Weitverkehrsnetze mit geringer Leistung geben. Verglichen mit dem bisherigen Prozess, bei dem sich der Markt frei entwickeln konnte, glaube ich, dass eine geordnete Überwachung in Zukunft die Norm sein wird. Nicht nur der Frequenzbereich, sondern auch Daten, Plattformen und andere Bereiche werden das Zeitalter der Überwachung einläuten. Natürlich strebt die Regulierung nach einem fairen Wettbewerbsumfeld und nicht nach einer offensichtlichen technischen Ausrichtung.