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Die vernetzte Industrie und das Internet of Things that Really Matter – Teil III

u-blox_connected industry

Narrowband IoT erweitert die Konnektivitätsoptionen für Industrial IoT

Während die Möglichkeiten für Wireless‑Konnektivität in Gebäuden über Kurzstrecken für industrielle Anwendungen traditionell vielfältig sind, galt dies für Mobilfunk keineswegs, insbesondere bei den für IoT erforderlichen extrem niedrigen Leistungsstufen. Die Entstehung von LoRa im vergangenen Jahr war interessant. Ebenso interessant ist der neue Narrowband IoT- (NB‑IoT) Standard, der von der 3GPP‑Initiative für den Betrieb in den lizenzierten GSM- und LTE‑Bändern entwickelt wurde. NB‑IoT zielt auf Anwendungen in Gebäuden sowie im Freien, die eine Kombination aus langer Batterielaufzeit, starker Durchdringung in der Reichweite und niedrigen Kosten erfordern (Abbildung 1 und 2).

u‑blox_NB‑IoT

Abbildung 1. Narrowband‑IoT verspricht eine IoT‑Reichweite in Gebäuden für GSM- und LTE‑Netze von bis zu 99.5 % oder mehr und mit einem unterstützenden Ökosystem über wichtige industrielle Anwendungen hinweg.

u‑blox_NB‑IoT_Bluetooth_Wi‑Fi

Abbildung 2. In einer kürzlich vorgestellten Demo einer industriellen Abfallwirtschaftslösung zeigte u‑blox, wie man NB‑IoT-, Bluetooth Low Energy- und Wi‑Fi-Technologien kombiniert, um Informationen von Abfallbehältern zu sammeln, den Sammelweg zu optimieren und ausgefeilte Datenanalysen anzuwenden, um die wichtigsten Geschäftsvorteile wie geringeren Kraftstoffverbrauch, geringere Emissionen und kürzere Fahrzeiten zu veranschaulichen.

Herkömmliche GSM- und LTE‑Netzwerke erfüllen nur 95 bis 99 % des Reichweitenbedarfs im Freien. Das Mobilfunk‑basierte IoT hat jedoch höhere Anforderungen an die Reichweite, besonders wenn es in kritischen Anwendungen und an schwer erreichbaren Standorten eingesetzt werden soll. Insbesondere muss der Prozentsatz für die Reichweite in Gebäuden mindestens 99.5 % oder höher sein. Die 3GPP‑Initiative versucht, dieses Problem zu bewältigen durch die Verbesserung der PSD‑Werte (Power Spectrum Density, Leistungsdichtespektrum) mit Hilfe von Narrowband‑Technologien. Bei NB‑IoT gibt es mehrere Möglichkeiten, einen Versorgungsgewinn von 20 dB gegenüber reinen GSM‑Netzwerken zu erreichen. Einmal wird dies möglich durch den Übertragungsmechanismus, der 16 Mal oder öfter wiederholt werden kann. Des Weiteren gibt es Modi für den Standalone‑Betrieb im LTE-, GSM- oder sogar CDMA‑Spektrum bzw. für die Nutzung im LTE‑Schutzband‑Spektrum.

NB‑IoT arbeitet mit viel niedrigeren Strom- und Datenraten als das Mobilfunknetz, wird aber mit Robustheit und Zuverlässigkeit auf IoT‑Ebene ausgestattet sein. NB‑IoT ist gut geeignet für die Überwachung von Gas- und Wasserzählern, bei denen regelmässig Übertragungen von kleinen Datenmengen stattfinden. Zu weiteren wichtigen Einsatzmöglichkeiten von NB‑IoT gehört die Steuerung von Strassenbeleuchtung für intelligente Städte, Gebäudeautomatisierung, Personen‑Tracking und Überwachung in der Landwirtschaft.

Die vernetzte Industrie und das Internet of Things that Really Matter – Teil IV