Einblicke / Narrowband IoT (NB-IoT)

Einblicke

M2M communication: e.g. Smart Cities and the Industrial Internet

Immer mehr Dinge werden mit M2M-Lösungen ausgerüstet und dadurch auf neue Weise nutzbar. Erfahren Sie mehr über wichtige Themen im Bereich M2M-Kommunikation wie Smart Cities oder das Industrial Internet.

 

 

Narrowband IoT – Neuer Funkstandard für das Internet der Dinge

Smart City

NB-IoT ist eine neue standardisierte Funktechnologie für das Internet der Dinge, die bestehende Netze nutzt. Sie ermöglicht die kostengünstige Vernetzung zahlreicher Geräte mit niedrigem Energiebedarf und hoher Gebäudedurchdringung.

Die Funktechnologie Narrowband IoT (NB-IoT) zählt zu den vielversprechendsten Innovationen im Bereich der M2M-Kommunikation für das Internet der Dinge. NB-IoT ist als sogenannte Low Power Wide Area (LPWA) Technologie mit niedrigem Energiebedarf sowie hoher Gebäudedurchdringung und Reichweite eine kostengünstige Lösung das schmalbandige Internet der Dinge. Das Potenzial ist groß: Die Marktforscher von Strategy Analytics erwarten, dass es in fünf Jahren weltweit bereits fünf Milliarden LPWA-Verbindungen mit einem Umsatz von 14 Milliarden US-Dollar geben wird.

Standardisierter Betrieb in vorhandenen Netzen

NB-IoT ist für den Einsatz in Bereichen konzipiert, in denen herkömmliche Kanäle für M2M-Kommunikation wie Mobilfunknetze, DSL, WLAN oder Bluetooth unrentabel sind oder Anwendungsanforderungen wie eine hohe Gebäudedurchdringung nicht erfüllen können. Die neue Funklösung basiert auf 3GPP-Standards und kann somit in bestehenden Netzen im lizenzierten Spektrum betrieben werden, wodurch Stabilität, Zuverlässigkeit und Zukunftssicherheit gewährleistet sind.

Niedriger Energiebedarf, starke Signalausbreitung, geringe Materialkosten

Niedriger Energiebedarf und hohe Reichweite sind zwei zentrale Merkmale eines NB-IoT-Netzes. Zur Erfüllung vieler Anforderungen im Internet der Dinge werden M2M-Module benötigt, die ohne externe Stromversorgung auskommen. Darüber hinaus bedarf es einer äußerst starken Signalausbreitung, damit die Funksignale auch in Keller oder an Kanälen entlang geschickt werden können. Da NB-IoT-Module meist nur einmal stündlich oder täglich kleine Datenpakete übertragen, können sie über Jahre ohne Batteriewechsel betrieben werden. Und angesichts der geringen Kosten für NB-IoT-Geräte ist der Einsatz eines M2M-Netzes auch für kleine und mittlere Unternehmen rentabel. Die Anwendungsmöglichkeiten sind dabei vielfältig, wie folgende Beispiele zeigen.

Smart Metering: NB-IoT für Gas- und Wasserzähler

Ein besonders sinnvolles Einsatzgebiet für NB-IoT ist Smart Metering. Im Gegensatz zu intelligenten Stromzählern sind Gas- und Wasserzähler nicht an das Stromnetz angeschlossen und zudem oftmals in Kellern angebracht, wo der Mobilfunkempfang in der Regel schwach oder erst gar nicht vorhanden ist. Batteriebetriebene NB-IoT-Module benötigen keine Stromversorgung, bieten eine hohe Gebäudedurchdringung und sorgen so selbst in Bereichen mit schlechtem Mobilfunkempfang für eine zuverlässige Verbindung. Der Anbieter kann die Zähler dabei aus der Ferne auslesen, sodass der Kunde nicht zu Hause auf den Ableser warten muss.

Smart Cities: Vernetzung von Straßenlaternen und Parkplätzen

In einer Smart City lässt sich NB-IoT-Technologie beispielsweise für die Steuerung der Straßenbeleuchtung nutzen. So können mit entsprechenden Modulen ausgerüstete Laternen aus der Ferne ein- und ausgeschaltet oder gedimmt werden und Defekte selbstständig melden. Durch die Vernetzung von Parkplätzen per NB-IoT lässt sich deren Auslastung optimieren: Ein intelligentes Parkleitsystem führt Autofahrer auf dem kürzesten Weg zum nächsten freien Parkplatz. Mit NB-IoT-Modulen ausgestattete Mülltonnen benachrichtigen ein Kontrollzentrum, wenn sie voll sind. Hierdurch können Abfallentsorgungsunternehmen die Routen von Abfuhrfahrzeugen optimieren und ihre Kosten senken.

Transport und Logistik: Container-Tracking und Überwachung von Gastanks

In Transport und Logistik müssen häufig nur sehr geringe Informationsmengen in kleinen Datenpaketen übertragen werden – und das nicht zwingend in Echtzeit. So bietet sich NB-IoT als kostengünstige Lösung etwa für das Tracking von Containern an, bei dem eine stündliche Meldung des aktuellen Standorts genügt. Lieferanten von Industriegasen oder  -flüssigkeiten überwachen Füllstände, Druck und Temperatur nachfüllbarer Tanks oder Flaschen per NB-IoT, während Bahnbetreiber Güterwaggons lokalisieren können.

Industrie: NB-IoT an Paletten und Pipelines

Auch für industrielle M2M-Anwendungen eignet sich NB-IoT – insbesondere dann, wenn sich der Einsatz von WLAN-Equipment für kurze Übertragungswege nicht lohnt. In Lagerhallen etwa lassen sich Waren auf Paletten mit NB-IoT-Modulen verfolgen und lokalisieren, wodurch die Lösung für das Industrielle Internet eine effizientere Lagerverwaltung ermöglicht. Öl- und Gaspipelines können zur Überwachung mit Sensoren ausgestattet werden, die wichtige Informationen zu Druck, Durchflussmenge oder etwaigen Lecks übermitteln. Besonders bei Pipelines, die in unzugänglichen Gebieten verlaufen, gibt es oft keine externe Stromzufuhr. Auch hier kommt NB-IoT infrage, da die Module lange halten, nicht gewartet werden müssen und einen Versorgungsgewinn von 20 dB im Vergleich zu herkömmlichen Mobilfunkverbindungen erreichen.

Land- und Forstwirtschaft: Überwachung von Nutztieren und Wäldern

In der Landwirtschaft ist NB-IoT bei fehlender Stromversorgung oder unzureichender Netzabdeckung ebenfalls eine geeignete Technologie. So lassen sich mit ihrer Hilfe beispielsweise bei der Bewässerung von Feldern oder Plantagen Tankfüllstände, Pumpendruck und Durchflussmengen messen. Auch Bewegungen und Gesundheit von Nutztieren können überwacht werden, um etwa die Ausbreitung von Krankheiten zu verhindern. In der Forstwirtschaft wiederum lassen sich große Mengen kostengünstiger Sensoren in Wäldern verteilen, um Temperatur, Rauchentwicklung, Windrichtung und weitere wichtige Informationen zu melden.

Lokalisierung: Tracking per NB-IoT  


Schließlich eignet sich NB-IoT auch für die Lokalisierung von Haustieren und Wertsachen. Ein NB-IoT-Modul kann eine günstige Alternative zu einem GSM-Tracker sein, wenn es darum geht, den Familienhund oder ein teures Fahrrad nicht aus den Augen zu verlieren.

All diese Beispiele belegen, dass ein großer Bedarf an einer zukunftssicheren und zuverlässigen Technologie wie Narrowband IoT für das Internet der Dinge besteht und sich für Unternehmen hierdurch ein neuer Markt mit neuen Geschäftsmodellen eröffnet.

Ein neuer Standard für das Internet der Dinge

In Zusammenarbeit mit der GSMA, dem weltweiten Branchenverband der Mobilfunknetzbetreiber, und dem Standardisierungsgremium 3GPP hat die Deutsche Telekom die Entwicklung der NB-IoT-Technologie vorangetrieben. Im September 2015 einigten sich die Mitglieder des 3GPP auf grundlegende NB-IoT-Spezifikationen für bestehende GSM- und LTE-Netze; im Juni 2016 wurde die Standardisierung der neuen Technologie durch das 3GPP abgeschlossen.

„Uns geht es um die Einführung von -IoT-Lösungen, die nicht auf firmeneigenen, sondern auf weltweiten Standards basieren.“ (Bruno Jacobfeuerborn, CTO der Deutschen Telekom AG)    

Gemeinsam mit dem chinesischen Netzwerkausrüster Huawei führte die Telekom erfolgreich den weltweit ersten NB-IoT-Feldversuch in einem kommerziellen Netz durch. Die erste Anwendung ist ein voll funktionsfähiges Parkplatz- Bewirtschaftungssystem, bei dem Sensoren in den Parkplätzen mit Autofahrern über eine App kommunizieren, die sie zu freien Parkplätzen führt. Inzwischen hat die Telekom das weltweit erste Ende-zu-Ende-System für Schmalband-Kommunikation in ihren Netzen in Deutschland, Griechenland und den Niederlanden freigeschaltet.