Einigen Schätzungen zufolge umkreisen mehr als 6.000 Satelliten die Erde, von denen sich etwa 3.000 in der erdnahen Umlaufbahn befinden. Viele dieser Satelliten gehören denselben Betreibern, sodass Unternehmen und Regierungsbehörden sie miteinander vernetzen können. Mit Satellitenanwendungen wie GPS-Tracking sind die meisten Menschen zwar vertraut – diese Technologie wird jedoch erst seit Kurzem für andere Netzwerkanwendungen wie den Internetzugang genutzt.
Klassische IoT-Geräte und ihre spezifischen Anforderungen
IoT-Geräte sind in der Regel auf Mobilfunknetze angewiesen, die häufig an abgelegenen Orten nur sehr eingeschränkt verfügbar sind. Ein Beispiel wäre eine Bohrinsel mitten im Meer oder ein abgelegener Standort in einer Wüste oder in den Bergen. Eine weitaus bessere Option stellt eine konvergierte Lösung aus Mobilfunk- und Satellitenkonnektivität dar, die eine größere Netzwerkzuverlässigkeit und globale Reichweite bietet und gleichzeitig den betrieblichen Aufwand reduziert.
emnify IoT SuperNetwork SatPlus kombiniert Mobilfunk- und Satellitenkonnektivität für eine ununterbrochene globale Abdeckung mit einer einzigen emnify SIM-Karte. Dies vereinfacht die betriebliche Infrastruktur der IoT-Konnektivität enorm und reduziert sowohl die Kosten als auch die Komplexität der Verwaltung mehrerer Hardware-Konfigurationen und Dienstanbieter.
Arten von IoT-Satellitennetzwerken
Eine Satellitenkonstellation ist eine Gruppe von künstlichen Satelliten, die als System zusammenarbeiten. Diese Konstellationen können eine permanente oder nahezu globale Abdeckung bieten, je nachdem, wie viele Satelliten es gibt und wie ihre Positionierung zur Erde ist. Je größer und kompakter die Konstellation ist, desto eher kann sie Echtzeitdaten liefern.
Im Allgemeinen gibt es drei Haupttypen von Satellitennetzen, die für die IoT-Konnektivität genutzt werden können: Low Earth Orbit (LEO), Medium Earth Orbit (MEO) und Geostationary Orbit (GEO). Sie unterscheiden sich durch die Höhe der Umlaufbahn, den Einsatzort und den Abdeckungsbereich am Erdboden. Einige dieser Konstellationen sind „stationär“ (sie bewegen sich synchron mit dem Erdäquator), während andere sich um die Erde bewegen.
3GPP Release 17 hat die Verwendung von GEO- und LEO-Satelliten für IoT-Konnektivität über nicht-terrestrische Netze (NTN) spezifiziert.
LEO-Satelliten haben einen kleineren Abdeckungsbereich und umkreisen die Erde alle 90 Minuten. Das bedeutet, dass sie in einem Zeitraum von 24 Stunden 16 Mal am selben Ort verfügbar sind. Dies kann für einige IoT-Anwendungen ausreichen. Für eine höhere Verfügbarkeit von IoT-Diensten haben die Anbieter Konstellationen aus mehreren LEO-Satelliten aufgebaut, die mit verschiedenen Bodenstationen zusammenarbeiten.
GEO-Satelliten hingegen haben eine feste Position 35.786 Kilometer über dem Äquator der Erde. Diese einzigartige Position ermöglicht es ihnen, ständig über demselben Punkt der Erde zu verweilen und so ein konstantes und unveränderliches Abdeckungsgebiet zu gewährleisten. Durch ihre hohe Positionierung bieten sie einen riesigen Abdeckungsbereich, weshalb sich GEO-Satelliten besonders für groß angelegte Kommunikationsnetze eignen. Für IoT-Anwendungen, die von einer konstanten Konnektivität profitieren könnten, sind GEO-Satelliten eine konsistente und zuverlässige Lösung. Ihr stationärer Charakter sorgt dafür, dass die Geräte ihre Kommunikationsparameter nicht ständig anpassen müssen. Das vereinfacht die Entwicklung und den Betrieb von IoT-Systemen in geostationär abgedeckten Gebieten.
Welche Vorteile bietet Satelliten-IoT?
Satelliten-IoT bietet eine einzigartige Konnektivitätslösung – es ist die einzige Option, bei der sich die Infrastruktur im Weltraum befindet und die Erde umkreist. Je nach Umlaufbahn können die Satelliten ihre Position im Laufe der Zeit ändern, während sie die gleiche flächendeckende Abdeckung beibehalten, oder in der gleichen Position relativ zur Erde bleiben.
Die drei Hauptgründe, die für Satelliten-IoT sprechen, sind die folgenden.
1. Hält Geräte an entfernten Standorten verbunden
Wenn Sie in abgelegenen Umgebungen tätig sind, bestehen nur sehr limitierte Möglichkeiten für die Konnektivität. Mobilfunknetze sind zwar weltweit verfügbar, aber manche Standorte sind sogar für Mobilfunkabdeckung zu isoliert. In solchen Fällen bestand die Alternative bisher darin, eine eigene Infrastruktur vor Ort aufzubauen – ein teurer Prozess, bei dem Sie das Netzwerk auch selbst warten und sichern müssen.
Das satellitengestützte IoT ist eine ausgezeichnete Lösung für diese besonderen Umstände. Anstatt neue Infrastrukturen vor Ort zu bauen, einzurichten und zu warten, können Sie sich einfach mit der Infrastruktur verbinden, die bereits im Himmel verfügbar ist.
2. Schließt Lücken in der Abdeckung
Jeder von uns hat schon einmal schlechte Verbindungsqualität in einem Gebiet erlebt, in dem wir „Empfang haben“. Bei Ihnen zu Hause oder im Büro gibt es Orte, an denen das WLAN aufgrund von Störungen durch Wände und andere Hindernisse unterbrochen wird. Und manchmal kann es vorkommen, dass Ihr Mobilfunkanbieter an einem Ort, den er technisch gesehen abdecken sollte, keinen guten Service bietet.
Anbieter von Mobilfunk-IoT-Konnektivität wie emnify helfen Ihnen dabei, dies zu umgehen, indem sie automatisch das Netz auswählen, das das beste Signal am Standort Ihres Geräts bietet. Doch selbst in Ländern, in denen mehrere Netze zur Auswahl stehen, wird es zweifellos Lücken geben, in denen kein Netzbetreiber eine ausreichende Abdeckung bietet, wie z. B. auf Abschnitten einer langen Landstraße oder an abgelegenen Orten wie mitten in einem Wald.
In diesen Situationen kann Satelliten-IoT als hochwertige Backup-Lösung dienen und die Lücken in der Abdeckung schließen.
3. Erweitert die Netzabdeckung
Satelliten-IoT wird nicht nur als eigenständige Lösung implementiert. 3GPP, das globale Gremium für Telekommunikationsstandards, hat in 5G Release 17 spezifiziert, wie Satellitenkommunikation die notwendige Infrastruktur für die Erweiterung der NB-IoT und eMTC-Abdeckung (LTE-M) über 5G NTN bereitstellen könnte. Für die Zukunft ist zu erwarten, dass Satelliten als physische Schicht für eine breitere Palette von Netzwerktechnologien dienen und so als alternative (oder sogar primäre) Infrastruktur für bestehende Netze eingesetzt werden können.
Diese innovative Nutzung von Satellitenverbindungen, die dem 5G-Standard von 3GPP entsprechen, würde bedeuten, dass IoT-Hersteller ihre Geräte nicht mit mehreren Konnektivitätslösungen kompatibel machen müssen, um eine globale Abdeckung zu erzielen. Ein einziges Dual-Mode-Funkmodul in einem IoT-Gerät mit einer einzigen SIM-Karte wird in der Lage sein, sich sowohl mit Mobilfunk- als auch mit NTN-konformen Satellitennetzen zu verbinden.
Anwendungsbeispiele für Satelliten-IoT
Satellitengestütztes IoT kann für eine Vielzahl von IoT-Anwendungen eingesetzt werden. Am wertvollsten ist es jedoch in bestimmten Situationen, in denen andere Lösungen schwerer zu implementieren sind. Im Folgenden finden Sie einige der besten Anwendungsmöglichkeiten für diese Konnektivitätslösung.
Schiffstelematik
Auf dem Meer gibt es nur wenig Netzwerkinfrastruktur. Je weiter man sich von der Küste entfernt, desto unzugänglicher werden Konnektivitätslösungen. Für Telematikanwendungen, mit denen Sie z. B. Schiffscontainer beim Überqueren der Ozeane verfolgen, verlorene oder gestohlene Fahrzeuge wiederfinden oder Schiffe vor Notsituationen warnen, kann Satelliten-IoT die beste Wahl darstellen. Telematikgeräte sind oft so konzipiert, dass sie wenig Strom verbrauchen und keine ständige Netzwerkverbindung benötigen, was Satelliten-IoT ebenfalls zu einer guten Option macht.
Intelligente Landwirtschaft
Die Landwirtschaft setzt zunehmend auf das Internet der Dinge, um Routineprozesse zu automatisieren und mehr datengestützte Entscheidungen zu treffen. Abgelegene ländliche Gebiete können nicht selten Herausforderungen für traditionelle Konnektivitätslösungen darstellen. In Umgebungen, in denen die Mobilfunkabdeckung nicht oder nur sporadisch verfügbar ist, könnte daher das satellitengestützte IoT die Versorgungslücken für technologiegestützte landwirtschaftliche Betriebe schließen.
Öl und Gas
Ölplattformen müssen dort betrieben werden, wo sich das Öl befindet – und das ist oft nicht der Ort, an dem sich die Netzwerkinfrastruktur befindet. Einige Ölförderanlagen müssen auf dem Meer errichtet werden, wo sie zu weit von Mobilfunktürmen und anderen herkömmlichen Konnektivitätslösungen entfernt sind. Mit Satelliten-IoT spielt es keine Rolle, ob Sie an Land oder auf See operieren – die Konnektivität ist dieselbe, solange der Anbieter über genügend Satelliten verfügt.
Bergbau
In abgelegenen Bergbaugebieten gibt es aufgrund der geografischen Gegebenheiten entweder keine oder nur eine sporadische Mobilfunkabdeckung. Genau hier wird eine nicht-terrestrische Netzkonnektivitätslösung über Satellit benötigt. Wenn der Mobilfunkempfang abbricht oder nicht verfügbar ist, nutzt das IoT-Gerät die Satellitennetzverbindung. Schweres Equipment, das im Bergbau eingesetzt wird, kann verbunden bleiben, um den Standort zu verfolgen, eine vorausschauende Wartung oder Fernüberwachung des Zustands durchzuführen und Notfallwarnungen zu versenden.
Bauwesen
Bau- und Konstruktionsprojekte können in allen erdenklichen Gebieten, weit entfernt von jeglicher Netzinfrastruktur, stattfinden. Ganz gleich, ob es sich um den Bau von Eisenbahnlinien, Pipelines, Straßen und Brücken handelt – solche temporären oder beweglichen, abgelegenen Baustellen rechtfertigen oft nicht den Aufbau einer privaten Netzwerkinfrastruktur. Für SCADA-, Umwelterfassungs- und Asset-Tracking-Anwendungen ist die Satelliten-IoT-Konnektivität eine ideale Lösung.
Transportwesen
Die Mobilfunknetzabdeckung auf Straßen und Autobahnen außerhalb von Wohngebieten kann lückenhaft oder gar nicht vorhanden sein. Für Telematikanwendungen zur Verfolgung von Fahrzeugen, Containern oder für Anwendungen, die die Temperatur von Waren auf den Transportwegen melden, bietet die IoT-Konnektivität über Satellit die fehlende Serviceverbindung für Telematikgeräte mit geringer Leistung.
Konvergierte IoT-Konnektivität über Mobilfunk und Satellit
In Zusammenarbeit mit Skylo führt emnify die branchenweit erste konvergierte, globale Mobilfunk- und Satellitenabdeckung im Rahmen des SuperNetwork ein.
SuperNetwork SatPlus vereinfacht die betriebliche Infrastruktur für IoT-Konnektivität erheblich und reduziert sowohl die Betriebskosten als auch die Komplexität der Verwaltung mehrerer Hardwarekonfigurationen und Dienstanbieter. Dies geschieht durch konvergierte Mobilfunk- und Satellitenkonnektivität mit einer einzigen SIM-Karte. Um Ihre Anforderungen an die Satellitenkonnektivität zu besprechen, füllen Sie einfach das Formular auf dieser Seite aus.
