Narrowband IoT & LTE-M

Long Term Evolution for Machines (LTE-M) von Vodafone ist eine neue Mobilfunk-Technologie, die für Ihre mobilen IoT-Projekte konzipiert wurde und auf dem 3GPP-Standard basiert. LTE-M bildet die passende Lösung für Ihr IoT-Projekt, wenn NB-IoT nicht schnell genug ist oder den erhöhten Mobilitätsanforderungen nicht gerecht wird und eine LTE-Lösung einfach zu teuer wäre. Die Technik ist ideal für fixe und mobile Anwendungen. Sie schließt damit die Konnektivitäts-Lücke zwischen NB-IoT und LTE.

Die Technik erlaubt Ihnen eine energiesparende und dynamische Datenübertragung. Dabei ist im Gegensatz zu NB-IoT auch eine Voice-Übermittlung möglich, was die Lösung für Sprachsteuerungen und viele weitere Anwendungen interessant macht. Ähnlich wie NB-IoT hat LTE-M die Fähigkeit mobile Sensoren über weite Distanzen miteinander zu vernetzten. Allerdings ist die Netzdurchdringung etwas schwächer als bei NB-IoT und die Hardwaremodule sind im Vergleich kostenintensiver.

Das sind die wichtigsten Merkmale von LTE-M auf einem Blick:

• Basiert auf den globalen 3GPP-Standards
• Höhere Bandbreiten und Datenrate als NB-IoT
• Geringe Latenzen als NB-IoT
• Ideal für mobile Anwendung
• Für Geräte mit niedrigem bis mittlerem Datendurchsatz
• Bidirektionale Datenkommunikation
• Konstant zuverlässige Datenübertragung

LTE-M (auch CAT M1 genannt) gehört wie NB-IoT zu den „Low Power Wide Area Networks“ (LPWAN) und bietet die größte Bandbreite aller LPWAN-Technologien. LTE-M nutzt die vorhandenen Eigenschaften des 4G-LTE-Protokolls und funkt damit auf im lizensierten Frequenzbereich von 800 MHz. Damit wird ein konstant stabiler Datendurchsatz ermöglicht. Während NB-IoT eine schmalbandige 200 Kilohertz-Frequenz nutzt, benutzt LTE-M die volle Bandbreite des LTE-Netzes. Die Datenübertragung funktioniert dabei bidirektional. Das bedeutet, dass Signale in beide Richtungen übertragen werden können. Wichtige Kernpunkte zur Funktionsweise von LTE-M sind seine LPWAN-Eigenschaften:

Low Power LTE-M-Module können je nach Einsatzgebiet und Spezifikation bis zu 10 Jahre ohne Batteriewechsel betrieben werden. Sie arbeiten ähnlich wie NB-IoT sehr energieeffizient und eignen sich trotzdem für eine frequentierte Datenübermittlungen. Damit ist der Einsatz ideal für Sensoren, die regelmäßig und schnell Daten übermitteln müssen – z.B. für das Tracking Ihrer Assets oder in der Medizin bei der Patientenüberwachung.

Wide Area Eine so gute Gebäudedurchdringung wie NB-IoT hat das LTE-M-Funknetz zwar nicht, dennoch ist eine Datenübermittlung über weite Entfernungen (bis zu 10 km) möglich. Somit ist LTE-M auch für den Einsatz in ländlichen Regionen prädestiniert.

LTE-M kann überall dort eingesetzt werden, wo NB-IoT nicht mehr ausreicht. Zunächst liegt das an der vergleichsweise höheren Datenrate von LTE-M (bis zu 350 kbit/s). Damit können mehr Daten in kürzerer Zeit übertragen werden. Außerdem eignet sich LTE-M besser für bewegliche Anwendungen, da sich anders als bei NB-IoT die Funkzellen beim Wechsel nicht extra an- und abmelden müssen. So wird ein reibungsloser Übergang gewährleistet. Durch die geringen Latenzzeiten lassen sich Übertragungen fast in Echtzeit abbilden. Mit LTE-M können Sie außerdem Sprache übertragen, was den Einsatz für zahlreiche weitere IoT-Szenarien ermöglicht.

Die Hauptvorteile auf einem Blick:

• Höhere Datenrate & geringere Latenzen
• Hohe Mobilität
• Sparsamer Energieverbrauch
• Übertragung von Voice-Daten
• Roaming ist möglich
• Konstant zuverlässige Datenübertragung

LTE-M funkt deutschlandweit auf den niedrigen Frequenzen bei 800 MHz im lizensierten Bereich.

Die maximale Bandbreite die LTE-M erreicht, ist bis zu 2 Mbit/s schnell und eignet sich daher speziell für den Austausch kleinerer und mittlerer Datenmengen. Zur Datenübermittlung zwischen Sensoren reichen 2 Mbit/s völlig aus. Falls Ihre IoT-Anwendung jedoch mehr Geschwindigkeit benötigt, sollten Sie eine 5G-Lösung in Betracht ziehen.

LTE-M ist weitreichend verfügbar. Genaue Informationen für Ihren Standort, finden Sie hier auf unserer Karte zur Netzabdeckung.

LPWA steht für „Low Power Wide Area“ und wird synonym oft als LPWAN bezeichnet. Das „N“ am Ende steht dabei für „Network“. LPWAN sind Netzwerke, die eine drahtlose Datenverbindung mit wenig Energie und hoher Reichweite erzielen. Sie laufen deutlich energieeffizienter als beispielsweise WiFi, Satelliten oder Mobilfunknetze, können aber nur kleinere Datenpakete auf einmal übermitteln.

Da LPWAN so kostengünstig und stromsparend sind, ermöglicht die Technik völlig neue Einsatzgebiete.

Heute kommt es für das Internet der Dinge („Internet of Things“/IoT) zum Einsatz. Auch Narrowband-IoT und LTE-M werden durch Low Power Wide Area (LPWA) erst ermöglicht. Hier eignet sich LPWAN ideal, um batteriebetriebene Niedrigenergie-Geräte wie Sensoren mit dem Internet zu verbinden und Daten über weite Distanzen zu übermitteln.

Die beiden Bestandteile Low Power und Wide Area bezeichnen die Eigenschaft des Netzes, zum einem wenig Energie zu verbrauchen (Low Power) und zum anderen Übertragungen über weite Distanzen zu überbrücken (Wide Area). Dank der starken Durchdringung funktionieren LPWA-Netzwerke auch in schwierigen Umgebungen – z.B. bei Sensoren in tiefen Kellern oder hinter dicken Betonwänden. In der Anwendung sind Reichweiten von über 10 Kilometern und Batterie-Laufzeiten von über 10 Jahren keine Seltenheit.

Low Power Wide Area-Netzwerke (LPWAN) bestehen aus sogenannten Nodes, Gateways, dem Netzwerkserver und dem Application-Server.

Nodes können mit Batterien betrieben werden und bestehen in der Regel aus Sensoren, einer Antenne und weiteren Bestandteilen, die die Funkfähigkeiten unterstützen. Sie senden kleine Datenpakete über eine schmale Bandbreite an die Gateways.

Die Gateways leiten die Daten über das Internet an den Netzwerkserver weiter, die die Gateways über die Nodes per LPWAN erhalten.

Der Netzwerkserver verwaltet das Netz und alle Daten, die im nächsten Schritt an den Application-Server weitergeleitet werden. Hier werden sie entschlüsselt und auf Anwender-Applikationen sichtbar gemacht.

Dank des niedrigen Stromverbrauchs und der tiefen Netzabdeckung eignen sich LPWA-Netze sehr gut für IoT-Anwendungen, die bisher aufgrund ihres Stromverbrauchs oder aufgrund ihrer Lage noch nicht mit dem Internet verbunden werden konnten.

Typische Einsatzgebiete sind Lösungen rund um die Smart City und in der New Industry. Hier lassen sich diese Anwendungs-Szenarien unterteilen:

• Asset Tracking: Behalten Sie Ihre Fahrzeuge, Waren und Maschinen im Blick
• Smart Metering: Lassen Sie Ihren Stromverbrauch digital erfassen
• Pegelstände: Erkennen Sie frühzeitig kritische Füllstände, z.B. in Ihren Tanks
• Smart City: Sensoren geben Auskunft über freie Parkplätze und Müllcontainer-Füllstände
• Umweltdaten: Messen und digitalisieren Sie Temperaturen, Feuchte, Eisbildung u.v.m.
• Medizin: Überwachen Sie kritische Vitalfunktionen Ihrer Patienten

LPWA bietet zahlreiche Vorteile für Ihre IoT-Anwendungen:

• Kann sehr stromsparend betrieben werden
• Hohe Gebäudedurchdringung und Reichweite
• Geringe Modulkosten und hohe Skalierbarkeit
• Einfache Implementierung und Wartung
• Hohe Zuverlässigkeit und Sicherheit

Sie möchten Ihr nächstes IoT-Projekt mit LPWA vernetzen? Dank der geringen Kosten und der geringen Komplexität sind LPWA-Lösungen schnell in Ihre Unternehmens-Prozesse implementierbar. Machen Sie sich zuerst über Ihre genauen Anforderungen bewusst. Welche Technologie kommt für Ihr Unternehmen in Frage?

Narrowband-IoT oder LTE-M? Während bei Narrowband-IoT der Fokus auf niedrigen Datenraten liegt und die Technik somit ideal für einfache, statische Sensoren Anwendungen ist, bietet LTE-M die größte Bandbreite aller LPWA-Technologien. Diese Variante ist also perfekt geeignet für fixe und mobile Anwendungen.

Lassen Sie sich zu allen weiteren Schritten gerne von uns beraten. Wir unterstützen Sie bei Ihrem IoT-Projekt.

Diese Frage lässt sich nicht pauschal beantworten. Denn welche dieser Technologien für welche konkrete Anwendung geeignet ist, hängt von den spezifischen Anforderungen der IoT-Lösung für Ihr Business sowie dem jeweiligen Einsatzgebiet (Land oder Region) ab.

Setzen Sie auf NB-IoT, wenn Ihre IoT-Anwendung:

• Eine hohe Gebäudedurchdringung benötigt
• Besonders stromsparend laufen muss
• Nur sporadisch kleinere Datenmengen übermitteln muss
• Sich an einem festen Ort befindet

Setzen Sie auf LTE-M, wenn Ihre IoT-Anwendung:

• Eine höhere Datenrate benötigt
• Informationen hochfrequentiert übermitteln soll
• Voice-Daten benötigt
• Mobil eingesetzt werden soll

Sprechen Sie mit uns über die Wunsch-Lösung für Ihr Unternehmen. Unser erfahrenes IoT-Team plant gerne gemeinsam mit Ihnen, welche der Technologien für Ihr Business in Frage kommt.