Skip to main content

Narrowband-IoT: Die Geräte erreichen, bei denen andere Technologien ungeeignet sind

NB-IoT_applications

Das Internet of Things (IoT) verspricht uns eine vernetztere, intelligentere Welt, baut aber auch eine Reihe von neuen technischen Hürden auf. Dazu gehört zum Beispiel die Überlegung, welche Technologie für welchen Einsatzfall verwendet werden soll.

Zu den gängigen Wireless‑Kommunikationsmethoden gehören: Wi‑Fi, Bluetooth Low Energy und LTE. Für diejenigen Geräte, die weit entfernt oder schwer zu erreichen sind, kristallisiert sich eine Technologie besonders heraus, welche die Probleme schlechte Signalstärke und Reichweitenbeschränkung angeht. Narrowband IoT (NB‑IoT), auch LTE Cat. NB1 genannt, ist ein neuer Funkfrequenzstandard, der die Bedingungen niedrige Kosten, längere Batterielebensdauer und zuverlässiger Betrieb an Standorten mit schlechtem Signal erfüllt.

IoT in der Praxis

Narrowband ist nicht nur ein Konzept, sondern wurde bereits in einer 3GPP Vorstandard‑Form implementiert, und zwar im historischen Stadtkern von Valencia, Spanien. Jeder der 1,1 Mio. Wasserabnehmer in Valencia hat ein Messgerät, das den Verbrauch misst. Das Ablesen dieser Geräte ist eine gewaltige Aufgabe, die enorme Kosten für den Einsatz von Personal verursacht. Der lokale Wasserversorger, Aguas de Valencia, hatte grosses Interesse an der Automatisierung des Ablesevorgangs. Bislang war es aber nicht gelungen, diesen Traum in die Realität umzusetzen, weil das Übertragen der Daten per Mobilfunk zu teuer war, weil der hohe Stromverbrauch den regelmässigen Austausch von Batterien erforderte und die Signalumgebungen in Gebäuden schlecht waren. NB‑IoT war dem Unternehmen durchaus bekannt, daher führte es einen Versuch mit u‑blox, Vodafone und Huawei durch, bei dem NB‑IoT Module von u‑blox in mobile Testgeräte eingebaut wurden, die sich am Standort von Wasserzählern befanden. Messzähler befinden sich tendenziell an ziemlich unzugänglichen Stellen in Gebäuden, die meisten unter der Erde in Kellern. Diese Rahmenbedingungen sind für Funksignale äusserst schwierig.

NB‑IoT hat sich hier als ideale Lösung herausgestellt, da es genau die richtige Kombination an Funktionen bietet. Die Narrowband‑Signale mit ihrer niedrigeren Frequenz haben eine hohe Reichweite in der Grössenordnung von Kilometern und bieten hervorragende Durchdringungseigenschaften von Wänden, Erde und Metallrohren. Die Funkmodule sind kostengünstig und einfach, wobei der Stromverbrauch sehr niedrig ist und bei typischen Anwendungen für eine Batterielebensdauer von mehr als zehn Jahren ausreicht. NB‑IoT hat einen relativ niedrigen Datendurchsatz, der in zweistelligen kbit/s gemessen wird. Das ist auf zahlreiche IoT‑Anwendungen mit niedriger Bandbreite zugeschnitten, wie etwa Wasseruhren. u‑blox machte in Zusammenarbeit mit den Technologie‑Partnern Vodafone und Huawei aus dem Versuch einen Erfolg.

Weitere Beispiele für NB‑IoT Partnerschaftsinitativen von u‑blox in letzter Zeit sind zwei Smart Parking‑Versuche, einer mit Deutsche Telekom und Huawei, der andere mit Fangle Technology im Unicom‑Netzwerk in China.

Das weltweit erste NB‑IoT LTE Cat. NB1 (3GPP Release 13) - konforme Modul ist SARA‑N2 von u‑blox. Mit Abmessungen von lediglich 16 mm x 26 mm, ist es auf Anwendungen mit schlechter Reichweite, sogar unter der Erde, ausgelegt, und kann zwischen 10 und 20 Betriebsjahre mit einer einzelligen Primärbatterie auskommen. Maximale Download‑Datenraten bis zu 27.2 kbit/s können erreicht werden, während die maximale Upload‑Datenrate bei 62.5 kbit/s liegt. Die Nested‑Design‑Architektur von u‑blox ermöglicht den Kunden, schnell und einfach von vorhandenen 2G- und 3G‑Modulen auf NB‑IoT zu migrieren, während zukunftssichere, nahtlose mechanische Skalierbarkeit über Technologien hinweg gewährleistet wird.

NB‑IoT kann neben der niedrigeren Geräte‑Komplexität und dem Betrieb mit extrem niedrigem Energieverbrauch im Vergleich zu herkömmlichen Mobilfunktechnologien 50.000 - 200.000 Geräte pro Mobilfunkzelle unterstützen, je nach Einsatzfall. NB‑IoT bietet ausserdem höhere Sicherheit und Freiheit von Störsignalen, was durch die Nutzung des lizenzierten 3GPP‑Mobilfunkspektrums sichergestellt wird.

Einstieg in Narrowband IoT

u‑blox war bisher an frühen Versuchen und Machbarkeitsstudien für Narrowband IoT beteiligt und hat eine Reihe von Einsatzmöglichkeiten behandelt. Für die Zukunft stellen wir uns eine Vielzahl neuer Anwendungen für NB‑IoT vor, darunter die Automatisierung von Haus- und Gebäudemanagement, die Steuerung von Strassenbeleuchtung, die Erkennung, wann Mülltonnen zu leeren sind, sowie die Erkennung von freien Parkplätzen, um nur einige zu nennen. Darüber hinaus können grössere NB‑IoT Implementierungen in Cloud Analytics‑Plattformen eingebunden werden, was wertvolle Einblicke in ein grosses Spektrum an Branchen und Anwendungen gewährt.