GSM, UMTS i LTE - od 2G do 5G

Ewolucja standardów komunikacji mobilnej. Co kryje się za standardami 2G, 3G, 4G, 5G i ich zaletami dla Internetu rzeczy.

Standardy komunikacji mobilnej: od 2G do 5G - ewolucja technologii sieciowych

Ewolucja standardów komunikacji mobilnej zrewolucjonizowała mobilną transmisję danych. Dowiedz się, co kryje się za standardami 2G, 3G, 4G i 5G oraz jakie korzyści oferują poszczególne generacje dla projektów IoT i M2M.

2G, 3G, 4G, 5G: co się za tym kryje?

2G, 3G, 4G i 5G to standardy telefonii komórkowej. G oznacza generację i odnosi się do drugiej, trzeciej, czwartej i piątej generacji. Różnica między poszczególnymi generacjami polega przede wszystkim na szybkości transmisji danych.

Większość ludzi zna 2G, 3G, 4G lub 5G poprzez korzystanie z danych mobilnych na smartfonach lub tabletach. Jednak komunikacja mobilna jest również bardzo popularna w kontekście komunikacji M2M, czyli wymiany danych między maszynami. Postępy w mobilnej transmisji danych oznaczają, że stale dodawane są nowe aplikacje M2M i IoT. Jednak starsze standardy komunikacji mobilnej zapewniły już silny wzrost w sektorze IoT i M2M.

Ewolucja komunikacji mobilnej: od 2G do 5G

2G / GSM (1992)

W 1992 roku wprowadzono 2G jako pierwszą cyfrową sieć telefonii komórkowej opartą na standardzie GSM (Global System for Mobile Communications). Oprócz telefonii umożliwiło to po raz pierwszy mobilną transmisję danych. Dane są przesyłane za pośrednictwem GPRS (General Packet Radio Service), ale są bardzo powolne w porównaniu do dzisiejszych standardów.

2G jest dostępne prawie wszędzie w Niemczech, ale ma zostać wyłączone od lata 2028 r., jak ogłosił Deutsche Telekom. Ze względu na niską szybkość transmisji, 2G jest wykorzystywane głównie do telefonii i przesyłania wiadomości tekstowych. Standard komunikacji mobilnej jest również obecnie nadal często wykorzystywany do połączeń alarmowych i systemów alarmowych w budynkach. Aby zapewnić, że systemy te będą nadal działać płynnie po wyłączeniu, muszą zostać przekonwertowane na standard 4G.

Dane techniczne:

  • Maks. Szybkość transmisji danych: do 50 kbit/s (GPRS), do 170 kbit/s (EDGE)
  • Opóźnienie: 500-1000 ms
  • Zakresy częstotliwości: 900/1800 MHz (Europa)
  • Status w Niemczech: Dostępne w całym kraju, planowane wyłączenie od 2028 r.

Typowe aplikacje IoT:

  • Proste systemy alarmowe
  • Sterowanie za pomocą wiadomości SMS
  • Prosta telemetria z małą ilością danych
  • Starsze systemy w sektorze przemysłowym

3G / UMTS (2000)

Po GSM, UMTS (Universal Mobile Telecommunications System) lub 3G, trzeci standard komunikacji mobilnej, został opracowany w 2000 roku. W porównaniu do standardów 2G, umożliwił on znacznie szybszą transmisję danych. Dzięki nowej szerokopasmowej technologii dostępu radiowego CDMA (Code Division Multiple Access), UMTS umożliwił również wysyłanie i odbieranie wielu strumieni danych jednocześnie.

Operatorzy sieci w Niemczech wyłączają obecnie swoje sieci 3G na rzecz nowszych standardów komunikacji mobilnej i wykorzystują częstotliwości, które stają się dostępne dla ekspansji 4G i 5G. W przypadku projektów IoT i M2M wyłączenie 3G powoduje problemy tylko wtedy, gdy używane karty SIM M2M lub taryfy M2M nie obsługują korzystania z 4G i 5G. Karty M2M SIM od wherever SIM obsługują zarówno 2G, 3G, 4G i 5G, więc nasi klienci nie muszą się martwić o żadne ograniczenia wynikające z karty M2M SIM.

Dane techniczne:

  • Maks. Szybkość transmisji danych: do 42 Mbit/s (HSPA+)
  • Opóźnienie: 100-500 ms
  • Zakresy częstotliwości: głównie 2100 MHz (Europa)
  • Status w Niemczech: w dużej mierze wyłączony

Typowe aplikacje IoT:

  • Monitoring wideo o średniej rozdzielczości
  • Bardziej złożone systemy zdalnej konserwacji
  • Mobilne terminale płatnicze
  • Systemy telematyczne ze zwiększoną ilością danych

4G / LTE (2010)

4G lub LTE (Long Term Evolution) to jeden ze standardów telefonii komórkowej z najszybszą transmisją danych. Nawet pobieranie dużych ilości danych jest możliwe w ciągu kilku sekund. Jednak 4G nie jest jeszcze dostępne w Niemczech w całym kraju.

Badanie przeprowadzone przez Federalną Agencję Sieci w 2021 r. wykazało, że tylko jedna z trzech sieci komórkowych w standardzie 4G może być odbierana na około 7,2% całkowitej powierzchni Niemiec. Szczególnie słabo pokryte są południowe kraje związkowe: 15,5 procent Bawarii jest pokryte jedną siecią telefonii komórkowej, 15,1 procent w Badenii-Wirtembergii i 15,9 procent w Nadrenii-Palatynacie.

W przypadku projektów IoT, w których sieć 4G odgrywa ważną rolę, tym ważniejsze jest korzystanie z wielosieciowej karty SIM, np. z wherever SIM z wherever SIM . Może ona korzystać z sieci komórkowych różnych dostawców i łączyć się z najsilniejszą siecią dostępną w danej lokalizacji.

Dane techniczne:

  • Maks. Szybkość transmisji danych: do 300 Mbit/s (LTE Advanced: do 1 Gbit/s)
  • Opóźnienie: 30-100 ms
  • Zakresy częstotliwości: 800/900/1800/2100/2600 MHz (w Niemczech)
  • Status w Niemczech: Dobry zasięg w miastach, braki na obszarach wiejskich

Specjalne warianty IoT:

  • LTE-M (Cat-M1): Wariant zoptymalizowany pod kątem aplikacji IoT o niższym zużyciu energii
  • NB-IoT (Narrowband IoT): Wąskopasmowy wariant dla prostych aplikacji czujnikowych o bardzo niskim zużyciu energii.

Typowe aplikacje IoT:

  • Nadzór wideo HD i transmisja strumieniowa
  • Złożone systemy zdalnej konserwacji i kontroli
  • Aplikacje Smart City
  • Połączone pojazdy i zarządzanie flotą
  • Mobilna technologia medyczna

5G (2019)

Najnowszym standardem łączności mobilnej i "następcą" sieci LTE jest 5G. Jest on uważany za swego rodzaju rewolucję w sieci komórkowej, gdyż ma umożliwić transmisję danych w czasie rzeczywistym. Rozbudowa sieci 5G w ostatnich latach również postępuje w szybkim tempie, co oznacza, że standard ten jest już coraz częściej wykorzystywany.

5G staje się coraz bardziej atrakcyjne dla rosnącej liczby aplikacji Internetu rzeczy (IoT), które wymagają bardzo dużej przepustowości danych, takich jak autonomiczne prowadzenie pojazdów lub aplikacje wirtualnej i rozszerzonej rzeczywistości. Podczas gdy 4G jest już technicznie zdolne do spełnienia tych wymagań i umożliwienia takich projektów, 5G zakłada inną strukturę cenową, co skutkuje niższymi kosztami przy bardzo wysokim zużyciu danych niż sieć 4G. Dowiedz się więcej o korzyściach, jakie 5G przynosi projektom IoT i M2M tutaj.

Dane techniczne:

  • Maks. Szybkość transmisji danych: do 10 Gbit/s (teoretycznie)
  • Opóźnienie: 1-10 ms
  • Zakresy częstotliwości: 700 MHz, 2 GHz, 3,6 GHz, a w przyszłości także 26 GHz.
  • Status w Niemczech: postępująca ekspansja w miastach i ośrodkach przemysłowych

Specjalne warianty IoT:

  • 5G RedCapZmniejszone możliwości dla aplikacji IoT o średnich wymaganiach dotyczących przepustowości
  • mMTC (Massive Machine Type Communications): Dla bardzo dużej liczby urządzeń IoT na małej przestrzeni
  • URLLC (Ultra-Reliable Low Latency Communications): Dla krytycznych czasowo aplikacji o ekstremalnie niskich opóźnieniach

Typowe aplikacje IoT:

  • Autonomiczna jazda i połączone samochody
  • Przemysł 4.0 i inteligentna fabryka
  • Rozszerzona/wirtualna rzeczywistość
  • Telemedycyna z aplikacjami działającymi w czasie rzeczywistym
  • Inteligentne miasta z kompleksową siecią
  • Infrastruktura krytyczna o najwyższych wymaganiach w zakresie niezawodności

Migracja w celu wyłączenia telefonów komórkowych

Wraz ze stopniowym wyłączaniem starszych standardów komunikacji mobilnej, takich jak 2G i 3G, wielu operatorów rozwiązań IoT i M2M staje przed wyzwaniem migracji swoich systemów. Zalecamy płynne przejście:

  • Inwentaryzacja: Zidentyfikuj wszystkie urządzenia, które nadal korzystają z sieci 2G lub 3G.
  • Wybór technologii: Wybierz pomiędzy 4G/LTE, LTE-M, NB-IoT lub 5G w zależności od przypadku użycia.
  • Przyszłościowość: Polegaj na kartach SIM obsługujących eUICC, które umożliwiają zmianę technologii bez fizycznej wymiany.
  • Strategia wielosieciowa: korzystanie z wielosieciowych kart SIM, które mogą przełączać się między różnymi dostawcami.

Przyszłościowe karty SIM M2M od wherever SIM

Nasze karty SIM M2M obsługują wszystkie obecne standardy komunikacji mobilnej (2G, 4G, 5G), a także standardy specyficzne dla IoT LTE-M i NB-IoT. Dzięki obsłudze wielu sieci i opcjonalnej technologii eUICC, jesteś optymalnie przygotowany na przyszłość - nawet po wyłączeniu 2G.

Dowiedz się więcej o naszych kartach SIM M2M