Definition Was ist Extended Coverage GSM IoT (EC-GSM-IoT)?

Extended Coverage GSM IoT ist ein auf eGPRS basierender LPWAN-Standard (Low Power Wide Area Network). Er wurde im 3GPP Release 13 spezifiziert. Der Standard lässt sich mit relativ geringem Aufwand in bestehende Mobilfunknetze implementieren und sorgt für eine energieeffiziente Vernetzung einer großen Anzahl Endgeräte über größere Entfernungen. EC-GSM-IoT ist speziell für Anwendungen des Internets der Dinge (IoT) vorgesehen.

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EC-GSM-IoT steht für Extended Coverage GSM IoT. Es handelt sich um einen im Jahr 2016 im 3GPP Release 13 spezifizierten Standard. Er basiert auf eGPRS und zählt zu den LPWAN-Technologien für Mobilfunknetze, vergleichbar mit Technologien wie NB-IoT oder LTE-M.

Mit Extended Coverage GSM IoT lassen sich viele Endgeräte über größere Entfernungen energieeffizient mit einem Mobilfunknetzwerk verbinden. Der Standard ist speziell für Anwendungen des Internets der Dinge (IoT) vorgesehen und lässt sich relativ einfach per Softwareupdate in bestehende 2G-Mobilfunkinfrastrukturen implementieren. EC-GSM-IoT-Netzwerke sind in Koexistenz mit den existierenden 2G-, 3G-, 4G- und 5G-Mobilfunknetzen betreibbar. Im Standard sind die Abwärtskompatibilität und Koexistenz mit GSM/GPRS explizit berücksichtigt.

Die Technik nutzt die vorhandenen lizenzierten Frequenzspektren und optimiert die GSM-Luftschnittstelle. Sie profitiert von niedrigen Implementierungskosten und den Vorteilen der guten Netzabdeckung der GSM-Netze. Dank des Energiesparmodus von EC-GSM-IoT lassen sich per Batterie mit Energie versorgte Endgeräte bis zu zehn Jahre betreiben. In den bestehenden GSM/GPRS-Netzwerken verbessert Extended Coverage GSM IoT die Sicherheit und Integrität der Datenübertragung. Hinsichtlich der erreichbaren Latenzzeiten zeigt die Technik aufgrund der 2G-Technologiebasis einige Schwächen.

Die grundlegenden Anforderungen an ein LPWAN

Extended Coverage GSM IoT zählt wie LoRaWAN, Sigfox, LTE-M, RPMA, Wi-Fi HaLow, NB-IoT und andere zu den Low-Power-Wide-Area-Network-Technologien (LPWAN-Technologien). Als typische Anforderungen an eine LPWAN lässt sich die drahtlose, energieeffiziente Vernetzung vieler Endgeräte über größere Entfernungen nennen. Die Anforderungen an die Hardware- und Softwareressourcen der Endgeräte sollen möglichst gering sein. Hinsichtlich der Datenraten genügen für Endgeräte oft wenige 100 bit/s bis einige 100 kbit/s. Per Akku oder Batterien mit Energie versorgte Geräte sollen mehrere Jahre ohne Batteriewechsel betreibbar sein.

Technische Merkmale von Extended Coverage GSM IoT

Im Vergleich zur ursprünglichen GSM/GPRS-Technologie führt der EC-GSM-IoT-Standard Änderungen des physischen Layers und neue logische Kanäle ein. Technische Merkmale sind unter anderem:

• niedriger Energieverbrauch und bis zu zehn Jahre Batterielebensdauer

• geringe Komplexität der Endgeräte

• per Softwareupdate in vorhandene 2G-Mobilfunkinfrastrukturen implementierbar

• Überbrückung großer Entfernungen

• Datenraten von 350 b/s bis 70 kbit/s mit GMSK und bis 240 kbit/s mit 8PSK

• bis zu 50.000 Endgeräte pro Mobilfunkzelle

• verbesserte Sicherheit und Integrität der Datenübertragung im Vergleich zu GSM/GPRS

• Unterstützung von Sprachübertragung, Datenübertragung und SMS

• Nutzung der gleichen Frequenzbänder wie bestehende GSM-Netzwerke

• Latenz zwischen 700 ms und zwei Sekunden

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