Grundlagen
LTE und 5G Endgeräte und deren Anwendungsfelder
Mobilfunk Endgeräte wie LTE-Router/Modems/Gateways verbinden ein lokales Netzwerk, Maschinen oder Sensorik mit dem Internet über einen Mobilfunkanschluss. Dadurch eignen sie sich für Anwendungen der Machine-to-machine Kommunikation (M2M) oder das Internet der Dinge (IoT). Dementsprechend werden sie auch als M2M-Router oder IoT-Router bzw. IoT Gateway bezeichnet.
LTE-Router, -Gateway oder -Modem?
Das Modem ist die einfachste Form der Anbindung und wird über eine USB-Schnittstelle mit einem PC oder einer sonstigen Anlage verbunden. Bekannt sind sie in der Bauform als sogenannte LTE USB-Sticks, es können aber auch Geräte in Industriegehäusen oder als Einbauplatine sein. Angesprochen werden diese Modems über einen Rechner mit den sogenannten “AT-Befehlen”.
Will man sein System lieber über Ethernet, also eine LAN-Schnittstelle anbinden, dann kommt ein Gateway infrage, das die Mobilfunkverbindung mit der eigenen Firmware herstellt. In LTE-Gateways finden sich dann ggf. I/O Schnittstellen für industrielle Anwendungen oder die seriellen Ports RS 232/RS485.
Zusätzlich zu den Funktionen des Gateways bieten Router die volle Funktionalität, um ein lokales Netzwerk zu betreiben (u. A. DNS Server) und sind optional mit einem WLAN Access Point oder weiteren Ethernet Ports ausgestattet. Ein solches Gerät ähnelt dem bekannten DSL-Router (z. B. Fritz!Box), und stellt die Internet- (WAN) Verbindung über Mobilfunk (LTE oder 5G) her, statt über DSL.
5G oder LTE?
Wie bei vielen technologischen Weiterentwicklungen vollzieht sicher der Übergang von einem Standard zum nächsten fließend. 5G-fähige Router sind aktuell noch sehr selten und dementsprechend teuer. Erst im September 2022 führte der Hersteller Teltonika seine ersten 5G Produkte – immerhin mit einem moderaten Aufpreis – ein. Demgegenüber wurden in den Jahren 2020 und 2021 wurden noch massenhaft 2G Funkmodule in den Markt gebracht.
Prüfen Sie also, ob Sie überhaupt von den Vorteilen der 5G Technologie profitieren können. Für eine Entscheidung „pro 5G“, um sich auf eine mögliche zukünftige LTE Abschaltung vorzubereiten ist es definitiv zu früh. Heute ist für 99% der Anwendungen LTE die Technologie der Wahl.
Router und Gateways: Funktionen und Leistungsmerkmale
LTE-Router/Modems/Gateways gibt es in unzähligen Varianten und sie bieten eine breite Funktionsvielfalt. Daher stellen wir die wichtigsten Eigenschaften vor und erklären wo sie benötigt werden und wo nicht.
Funkstandard und regionale Frequenzen
| Standard | Download | Upload |
|---|---|---|
| CAT 4 | 150 Mbit/s | 50 Mbit/s |
| CAT 6 | 300 Mbit/s | 50 Mbit/s |
| CAT 11/12 | 600 Mbit/s | 100 Mbit/s |
| CAT 18 | 1200 Mbit/s | 150 Mbit/s |
| CAT-M1 | 1 Mbit/s | 1 Mbit/s |
| CAT-NB | 26 kbit/s | 16,9 / 66 kbit/s |
Als wichtigste Eigenschaft ist erstens der verwendete Funkstandard und die maximale Verbindungsgeschwindigkeit zu nennen. Inzwischen sollte LTE Standard sein, vereinzelt findet man noch 3G (UMTS) Router oder reine GPRS, also 2G Geräte. Dabei sind alle Typen abwärtskompatibel und unterstützen die jeweils älteren Standards. Zweitens ist die LTE Geschwindigkeit ein Merkmal, welche nach den sogenannten „CAT“ Stufen definiert wird. Hauptsächlich werden aktuell CAT4 mit 150 Mbit/s verwendet. Obwohl das für viele Anwendungen völlig ausreicht, unterstützen neuere Geräte bis zu 1.200 Mbit/s.
Darüber hinaus gibt es Gateways und Modems für die Schmalbandkommunikation, also für die neuen Standards Narrowband-IoT (NB-IoT) und Cat-M1. Diese sind sehr preiswert und haben statt der hohen Geschwindigkeit andere Vorteile. Gängige Geschwindigkeiten von LTE-Routern sind in nachfolgender Tabelle dargestellt.
Ebenfalls wichtig sind die unterstützten LTE Bänder, denn davon hängt es ab, ob ein Router auf der gleichen Frequenz sendet wie das Mobilfunknetz, in dem es betrieben wird.
Weiterführende Informationen zum Thema regionale Kompatibilität lesen Sie in unserem Artikel über LTE Frequenzen weltweit.
Anzahl der SIM-Slots und Anzahl der Modems
Besonders leistungsfähige Router besitzen 2 oder mehr Modems mit denen mehrere Mobilfunkverbindungen gebündelt werden können. Zudem gibt es einige Geräte mit „Dual-SIM“, also Slots für zwei Mobilfunkkarten, bei denen Regeln für ein Umschalten zwischen den SIMs definiert werden können.
Bei der Angabe „Dual SIM“ oder „2 SIM Slots“ muss man also genau hinschauen ob es sich um Kanalbündelung oder nur 2 Steckplätze handelt, die alternativ verwendet werden können.
LAN / WiFi und weitere Interfaces
Auf der lokalen Netzwerkseite ist die Anzahl der Ethernet Anschlüsse sowie deren Geschwindigkeit relevant. Außerdem kann optional ein WiFi Modul enthalten sein. Bei industriellen Routern sind gegebenenfalls weitere Schnittstellen zum Anschluss von Geräten enthalten, wie z. B. RS232 und RS 485. Außerdem sind teilweise schon GPS Empfänger eingebaut.
Abschließend sind die externen Antennenanschlüsse zu nennen, die üblicherweise als „SMA“ Schraubanschluss ausgeführt sind. Aufgrund des breiten Frequenzspektrums von LTE werden oft zwei Anschlüsse pro Modemeinheit verbaut, ein Dritter kann noch für WiFi Antennen hinzukommen.
Remote Management
Ein Fernzugriff ermöglicht die Konfiguration eines Routers, ohne vor Ort zu sein. Das ist für den professionellen Einsatz deshalb so wichtig, weil oft eine sehr große Anzahl von Geräten zu betreiben ist. Daneben befinden sich die Router oftmals nicht auf dem Firmensitz des Betreibers, sondern stehen beim Kunden oder befinden sich im mobilen Einsatz z. B. in Fahrzeugen. Somit erleichtert Remote Management nicht nur den Prozess der ersten Inbetriebnahme, sondern auch die spätere Wartung und Fehlerbehebung. Beispielsweise können Standardkonfigurationen in der Cloud hinterlegt und dann per „one-touch“-Installation auf den Router übertragen werden.
Datentarife für LTE Router/Gateways oder LTE Modems
Bei der Wahl des richtigen Datentarifes für Ihr LTE Endgerät, kommt es darauf an, ob das Gerät nur in einem Land betreiben werden soll oder auch international. Darüber hinaus spielt die Datenmenge eine entscheidende Rolle. Einfache Sensorik benötigt nur wenige Megabyte im Monat, für Predictive Maintenance oder Medienübertragung fallen mehrere Gigabytes an.