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Warum LTE Cat M1 und LTE Cat NB1 für die Messdatenerfassung von Gas, Wasser und Wärme absolut sinnvoll sind

Water meter

Während die Einführung von intelligenten Stromzählern in Europa, Asien und den Vereinigten Staaten voranschreitet, wollen andere Versorger ebenfalls ein Wörtchen mitreden. Wasser-, Gas- und Wärmeversorger wollen nun auch die Vorteile ausschöpfen. Es gibt jedoch einen wesentlichen Unterschied zwischen intelligenten Stromzählern und Smart Meters, die für andere Versorgungsunternehmen benötigt werden. Hier geht es um die Wahl der geeigneten Kommunikationstechnologie.

Wie sich intelligente Zähler für Gas, Wasser und Wärme von Stromzählern unterscheiden
Ein Unterscheidungsmerkmal ist die Stromversorgung. Stromzähler sind an das Stromnetz angeschlossen, so dass sie eine ständig verfügbare Stromquelle haben. Smart Meters für andere Versorgungsunternehmen sind auf Batterien angewiesen. Was aber noch mehr ins Gewicht fällt: der Austausch zahlreicher Batterien ist teuer, d. h. die Batterien sollten mindestens 10 Jahre und mehr laufen. Mit der Energie muss also sparsam umgegangen werden.

Die Energieversorgung ist aber nicht das einzige Unterscheidungsmerkmal, das die Wahl der Kommunikationslösung beeinflusst. Intelligente Stromzähler müssen eine Rolle bei der datenintensiven Netzüberwachung in Echtzeit und der Bedarfssteuerung spielen, während Wasser-, Wärme- und Gaszähler andere Anforderungen haben. Diese Geräte dienen in erster Linie der Erfassung und Übertragung von Informationen und der Überwachung auf undichte Stellen, die weder besonders datenintensiv noch echtzeitabhängig sind.

Und schliesslich befinden sich intelligente Zähler für Gas, Wärme und Wasser oft an Orten, die die Kommunikation erschweren: einige unter der Strasse, andere tief in Gebäuden, möglicherweise umgeben von Beton oder anderem absorbierenden Material.

Die Wahl der richtigen Kommunikationstechnologie
Die Einführung von Smart Metering stellt für Versorgungsunternehmen einen grossen Aufwand dar. Um ihre Investitionen zukunftssicher zu machen, muss jede Lösung zuverlässig und sowohl hersteller- als auch technologieunabhängig sein. Auf der Kommunikationsseite bedeutet dies die Verwendung offener Standards, die es der Smart Metering‑Plattform ermöglichen, sich in eine Reihe von Kommunikationssystemen zu integrieren.

Wenn sie diese Wahl richtig treffen, können die Versorgungsunternehmen von erheblichen Vorabeinsparungen und laufenden Einsparungen profitieren. Und mit dem Aufkommen von 4G‑basierten LPWA‑Lösungen (Low Power Wide Area) müssen sich Gas-, Wasser- und Wärmemessgeräte nicht mehr auf herkömmliche, teure und stromfressende 2G-/3G‑Kommunikation, Mesh‑Funknetze oder Stop‑Over‑Architekturen verlassen.

Im LPWA‑Bereich gibt es zwei grosse Akteure: SigFox und LoRa, beides proprietäre Technologien, die typischerweise das unlizenzierte Spektrum nutzen. Hinzu kommen die zukünftigen 3GPP‑IoT‑Technologien, die das lizenzierte Spektrum nutzen und auf die unterschiedlichen Anforderungen des Internet of Things (IoT) abgestimmt sind. Diese durch die 3GPP‑Initiative standardisierten Technologien werden unterteilt in LTE Cat NB1 (auch Narrowband IoT oder NB‑IoT genannt) und LTE Cat M1 (oder Enhanced Machine‑type Communications, eMTC).

LTE Cat M1 und Cat NB1: Ideal für die Messdatenerfassung (Metering) von Versorgungsunternehmen
Die 3GPP‑Technologien liefern eine Mischung von Eigenschaften, die sich ideal für die Gas-, Wärme- und Wassermessung eignen. Sie nutzen eine weit verbreitete Infrastruktur, verbrauchen sehr wenig Energie, halten die Geräte- und Implementierungskosten niedrig, können Gebäude stark durchdringen und eine grosse Anzahl von Einheiten unterstützen.

Derzeit gewinnt LTE Cat M1 bei Netzbetreibern in den USA die meiste Dynamik, während LTE Cat NB1 in Europa, Asien und im Pazifikraum weiterentwickelt wird. Es wird erwartet, dass beide innerhalb der nächsten zwei Jahre weit verbreitet sein werden.

Vergleich von LTE Cat NB1 mit LTE Cat M1
Generell ist LTE Cat NB1 besser in der Lage, Gebäude zu durchdringen, bietet eine längere Batterielebensdauer und ist kostengünstiger im Hinblick auf Design und Implementierung. Damit ist es ideal für die gelegentliche Auslesung von Gas-, Wasser- und Wärmemessgeräten, insbesondere in Anwendungen für Wohngebiete.

Die Hauptstärken von LTE Cat M1 liegen in den geringeren Latenzzeiten und der höheren Bandbreite für die Datenverarbeitung. Damit ist es für Situationen geeignet, in denen es viele Interaktionen zwischen dem Zähler und dem Versorgungsunternehmen gibt, darunter Steuerungsanwendungen und industrielle Szenarien.

Die folgende Tabelle zeigt die Spezifikationen im Detail und den Vergleich von LTE Cat M1 und LTE Cat NB1:

 LTE Cat M1 und LTE Cat NB1

Die verwendete Technologie
Sowohl LTE Cat M1 als auch LTE Cat NB1 befinden sich in der Erprobung in Versorgungs- und Metering‑Anwendungen, wobei u‑blox von Anfang an involviert war.

Kamstrup und Diehl Metering sind zwei grosse Anbieter im Versorgungssektor, die beispielsweise mit der LTE Cat NB1‑Technologie Pionierarbeit leisten.

In Spanien testet Vodafone mit Aguas de Valencia eine gross angelegte Wasserzähler‑Implementierung, die eine automatisierte Auslesung von mehreren Tausend Einheiten ermöglicht.

Verizon war der erste Telekommunikationsanbieter in den USA, der LTE Cat M1 anbot. Inzwischen sind weitere Anbieter hinzugekommen. AT&T zum Beispiel startet Tests mit grossen Zähleranbietern.

Australische Telekommunikationsunternehmen führen auch LTE Cat M1 und LTE Cat NB1 ein, mit einem bemerkenswerten Probelauf zur Überwachung eines Abwasser‑Kanalnetzes.

Diese Testläufe zeigen, dass Technologien, die das lizenzierte Spektrum in öffentlichen Mobilfunknetzen nutzen, rasant voranschreiten. Für den Versorgungssektor bieten LTE Cat M1 und LTE Cat NB1 eine ideale Kombination von Funktionen, um die anspruchsvollen Anforderungen an intelligente Zähler für Gas, Wasser und Wärme zu erfüllen.

Weitere Informationen zu den LTE Cat M1- und LTE Cat NB1‑Modulen von u‑blox finden Sie auf unserer Website.