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Symbolbild zur Vernetzung einer Stadt via Narrowband-IoT
IoT

Narrowband-IoT: Energieeffiziente IoT-Konnektivität für smarte Geräte und Anwendungen

Portrait von Clemens Förster Clemens Förster
02.10.2025
10 Min.

    Das Internet of Things oder kurz IoT gilt als größtes Wachstumssegment im Mobilfunk. Expert:innen schätzen, dass bis zum Jahr 2033 rund 39 Milliarden Geräte weltweit vernetzt sein werden – gegenüber etwa 13,8 Milliarden im Jahr 2022. Dabei stellen vernetzte Maschinen und Geräte spezielle Anforderungen ans Mobilfunknetz. Die Technologie des Narrowband-IoT (NB-IoT) soll besonders schwierige Anforderungen erfüllen.

    Vodafone stellt mit der Technologie die Kapazität zur Verfügung, um allein in Deutschland künftig bis zu 4 Milliarden Geräte gleichzeitig zu vernetzen. Das neue Maschinennetz ist bereits in 95 % des Bundesgebietes verfügbar.

    Wie genau funktioniert Narrowband-IoT und welche Anwendungsszenarien bieten sich? Erfahren Sie hier alles, was Sie über das rasant wachsende IoT-Segment wissen sollten.

    Inhaltsverzeichnis

    Was ist Narrowband IoT?NB-IoT – vielfältige AnwendungsmöglichkeitenWelche Technik liegt Narrowband-IoT zugrunde?Was spricht für Narrowband-IoT?

    Was ist Narrowband IoT?

    Narrowband-IoT, oder kurz NB-IoT, ist ein Funkstandard speziell für das Internet der Dinge (IoT). Er nutzt vorhandene Mobilfunknetze und erweitert sie um zusätzliche Funktionen speziell für die Kommunikation zwischen Maschinen.
    Sensoren, die über Narrowband-IoT funken, sind besonders stromsparend. Sie verbrauchen nur dann Strom, wenn sie tatsächlich Daten übertragen. An- und Abmeldeprozesse der Sensoren vor und nach der Datenübertragung entfallen, weil das Maschinennetz jeden Gegenstand im „Gedächtnis“ behält. Das Netz weiß also immer, in welchen Abständen die Gegenstände bestimmte Informationen übermitteln.
    Auf diese Weise erreichen die Akkus der Sensoren Laufzeiten von bis zu zehn Jahren. Das macht eine externe Stromversorgung überflüssig. Narrowband-IoT ist damit ideal für Geräte und Maschinen, die nicht (dauerhaft) an das Stromnetz angeschlossen sind, beispielsweise Warenpaletten oder Sensoren im Außenbereich.
    Nicht zuletzt sind die Stückkosten pro NB-IoT-Vernetzung deutlich geringer, als dies bei einem normalen Mobilfunk-Anschluss der Fall wäre. So können Sie zahlreiche Sensoren zu Sensornetzwerken zusammenschließen und diese beispielsweise über die Cloud aus der Ferne überwachen.
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    NB-IoT – vielfältige Anwendungsmöglichkeiten

    Vernetzte Verkaufsautomaten, miteinander kommunizierende Frachtpaletten, smarte Strom- und Wasserzähler, funkende Sensoren in der Medizin – das sind nur einige Beispiele für die fast unendlichen Anwendungsmöglichkeiten im Internet der Dinge.
    Die Bandbreite von Anwendungen ist fast grenzenlos: Zu den Pilotprojekten für NB-IoT, die Vodafone gemeinsam mit Partnern umgesetzt hat, zählen:
    • Eine Wand, die Graffiti-Sprayer:innen sozusagen „riechen“ kann, und die sowohl vor Ort als auch in der Sicherheitszentrale Alarm schlägt, wenn sie Farbpartikel aus Spraydosen wahrnimmt
    • Gasflaschen, die auf sich aufmerksam machen, wenn sie gefüllt werden müssen
    • Umkleidespinde, die einen Alarm aussenden, wenn sie dauerhaft blockiert werden
    • Der sogenannte Moocall, ein „Handy für Kühe“, das Landwirt:innen im Smart Farming auf anstehende Geburten von Kälbern aufmerksam macht
    Der Trend zu vernetzten Gegenständen und kompletten Infrastrukturen setzt sich rasant fort. Das besonders effiziente Narrowband-IoT nimmt hierbei eine Schlüsselrolle ein.

    Welche Technik liegt Narrowband-IoT zugrunde?

    Die Basis für smarte Vernetzung und das Internet der Dinge ist schneller Mobilfunk. Es gab zwar bereits Anwendungen unter 4G|LTE – aber langfristig sind schnellere Verbindungen erforderlich, um noch größere Datenmengen auszutauschen. Das Ergebnis heißt Narrowband-IoT und ist technisch betrachtet ein Unterprofil des 4G|LTE-Standards. Es bewegt sich innerhalb eines lizenzierten Spektrums des 4G|LTE-Netzes. Mit einer sehr schmalen Bandbreite pro Kanal von etwa 180 Kilohertz können die Funksignale auch Gebäude und dickere Wände gut durchdringen.
    Diese „IoT-Spezialversion“ von 4G|LTE zeichnet sich durch folgende Merkmale aus:
    • Robuste Übertragung auch bei schwierigen Empfangsverhältnissen
    • Bestmögliche Sicherheit durch Ende-zu-Ende-Verschlüsselung
    • Hervorragende Skalierbarkeit
    • Einen extrem niedrigen Energieverbrauch
    Der Standard ist für vergleichsweise geringe Datenraten von 20 Kilobit pro Sekunde bis maximal 250 Kilobit pro Sekunde ausgelegt. Dabei findet die Datenübertragung in der Regel nicht kontinuierlich, sondern nur sporadisch statt – beispielsweise, um einmal am Tag einen Zählerstand oder bei Auslösen eines Sensors eine entsprechende Meldung zu übertragen. Aus diesem Grund arbeiten die Funkmodule äußerst energieeffizient und erreichen bei NB-IoT-Endgeräten lange Batterielaufzeiten.
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    Was spricht für Narrowband-IoT?

    Die Kommunikation zwischen Maschinen stellt besondere Anforderungen an die Mobilfunknetze. Hierbei stehen nicht die Datenrate und die Latenz- bzw. Reaktionszeit im Vordergrund. Vielmehr sollen vernetzte Dinge mit möglichst geringem Energieverbrauch kommunizieren, damit sie möglichst lange mit einer Batterie- oder Akkuladung auskommen.
    Gleichzeitig sollen die vernetzten Geräte auch unter funktechnisch ungünstigen Bedingungen zuverlässig erreichbar bleiben. Das gilt etwa für Verbrauchszähler in tiefen Kellern oder für Frachtstücke im Inneren eines mit Stahlblech verkleideten Lkws oder Eisenbahnwaggons. Man spricht in diesem Zusammenhang auch von „Low Power Wide Area Networks“ (LPWANs).
    NB-IoT verfügt über genau diese Eigenschaften und bildet somit die Grundlage für unzählige Anwendungen und Geschäftsmodelle einer digitalen und zukunftsträchtigen Geschäftswelt.

    NB-IoT, LTE-M und LoRaWAN im Vergleich

    Narrowband-IoT ist nicht die einzige LPWAN-Technologie. Daneben spielen vor allem LTE-M sowie Long Range Wide Area Networks (LoRaWAN) eine wichtige Rolle bei der Verbindung von IoT-Geräten.
    Unterschiede zwischen NB-IoT, LTE-M und LoRaWAN
    Netztyp
    Mobilfunk (3GPP)
    Mobilfunk (3GPP)
    Unlizenziertes ISM-Band
    Frequenzband
    Lizenzierte LTE-Bänder
    Lizenzierte LTE-Bänder
    868 MHz (EU), 915 MHz (USA)
    Reichweite
    Bis zu 10 km (urban), bis zu 30 km (ländlich)
    Bis zu 10 km
    Bis zu 5 km (urban), bis zu 15 km (ländlich)
    Datenrate
    Bis zu 250 KB/s
    Bis zu 1 MB/s
    Bis zu 50 KB/s
    Latenz
    Hoch (Sekundenbereich)
    Niedrig (Millisekundenbereich)
    Hoch (Sekundenbereich)
    Energieverbrauch
    Sehr niedrig
    Niedrig
    Sehr niedrig
    Mobilität
    Eingeschränkt
    Unterstützt (z.B. für Wearables)
    Nicht unterstützt
    Bidirektionale Kommunikation
    Ja
    Ja
    Ja (eingeschränkt)
    Netzabdeckung
    Mobilfunkanbieter
    Mobilfunkanbieter
    Private oder öffentliche Gateways
    Kosten
    Mittel
    Mittel bis hoch
    Niedrig
    Typische Anwendungen
    Smart Metering, Umwelt-Monitoring
    Wearables, Fahrzeug-Tracking
    Landwirtschaft, Smart Cities
    NB-IoT
    LTE-M
    LoRaWAN

    Vorteile von Narrowband-IoT gegenüber anderen Verbindungsarten

    Narrowband-IoT bietet gegenüber LTE-M und LoRaWAN einige Vorteile. Das gilt vor allem in Anwendungsbereichen, die hohe Anforderungen an die Zuverlässigkeit, die Netzabdeckung und die Integration in bestehende Mobilfunkstrukturen stellen. Innerhalb des LTE-Netzes können Sie die benötigte Anzahl an Geräten und den gewünschten Funktionsumfang zudem sehr gut skalieren – Sie sind nicht wie etwa bei LoRaWAN abhängig von externen Gateways oder Zugangspunkten bzw. von einer eigenen Gateway-Infrastruktur.
    Auch hinsichtlich der Sicherheit kann NB-IoT mit den für den Mobilfunk typischen Mechanismen punkten: darunter die Verwendung von SIM-Karten und die Ende-zu-Ende-Verschlüsselung der übertragenen Daten. Gegenüber LTE-M bietet Narrowband-IoT zwar geringere Datenraten – aber dafür können Daten mit NB-IoT vor allem in ländlichen Gebieten über eine potenziell dreimal so große Entfernung übertragen werden wie mit LTE-M. Außerdem verbrauchen Geräte des NB-IoT weniger Energie als Geräte, die Daten über LTE-M senden.
    Aus diesen Gründen eignet sich NB-IoT besonders gut für:
    • Smart Metering (z.B. Zähler für Wasser, Gas, Strom)
    • Umwelt-Monitoring mit hoher Zuverlässigkeit (z.B. Thermometer, Wetterstationen)
    • Industrielle Anwendungen, bei denen Sicherheit und Netzverfügbarkeit entscheidend sind (z.B. Zustandsüberwachung/Predictive Maintenance, Asset Tracking, Überwachungssensoren in schwer zugänglichen Bereichen)
    • Gebäudeautomation, auch in Kellern oder abgeschirmten Bereichen (z.B. Heizungs-, Lüftungs- und Klimasteuerung, Überwachungssysteme)
    • Smart City (z.B. Straßenbeleuchtung, Müllcontainer, Parkuhren)

    Netzanbieter und Verfügbarkeiten von NB-IoT

    Narrowband-IoT ist mittlerweile fast überall in Deutschland verfügbar. Durch die hervorragende Abdeckung des 4G|LTE-Netzes und die große Reichweite von NB-IoT-Übertragungen können Sie vor allem stationäre Geräte optimal miteinander vernetzen.
    Die Verfügbarkeit des 4G|LTE-Netzes von Vodafone in Ihrer Region können Sie auf unserer Netzkarte ablesen. Viele weitere Informationen zu den Einsatzfeldern und Anwendungen von Narrowband-IoT und LTE-M haben wir zudem in einem Whitepaper für Sie zusammengestellt.
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    Sicherheit und Datenschutz

    Sicherheit und Datenschutz spielen auch beim Übertragen von Daten über große Entfernungen hinweg eine wichtige Rolle. NB-IoT eignet sich durch seine hohe Sicherheit besonders gut dafür. Die wichtigsten Aspekte sind dabei:
    • SIM-basierte Authentifizierung: Durch das Verwenden von SIM-Karten sind die im Mobilfunk bewährten Mechanismen zur eindeutigen Authentifizierung möglich.
    • Ende-zu-Ende-Verschlüsselung: Die Geräte übertragen die Daten verschlüsselt bis zum Server, beispielsweise auf Basis der TLS-Verschlüsselung.
    • Netzwerksicherheit durch Mobilfunkstandards: NB-IoT verwendet 3GPP-Standards mit strengen Sicherheitsprotokollen wie IPsec und LTE-Verschlüsselung.
    • Geräteidentifikation: Jedes NB-IoT-Gerät verfügt über eine eindeutige Identität für die gezielte Zugangskontrolle, etwa auf Basis der International Mobile Subscriber Identity (IMSI).
    • Updates: Regelmäßige Sicherheits-Updates erfolgen kabellos über das Mobilfunknetz, um Sicherheitslücken zu schließen.
    Im Hinblick auf den Datenschutz sind bei Narrowband-IoT folgende Aspekte wichtig:
    • Verwaltung durch Mobilfunkanbieter: Die zentrale Administration durch einen Anbieter garantiert vertraglich zugesicherte Datenschutzstandards.
    • Geolokalisierung: Im Gegensatz zu GPS-basierten Systemen lassen sich Standorte von NB-IoT-Geräten weniger präzise bestimmen, um daraus Erkenntnisse abzuleiten.
    • Datenschutz-Grundverordnung (DSGVO): Durch das Einbinden in regulierte Mobilfunknetze lässt sich die DSGVO-konforme Datenverarbeitung leichter einhalten.
    • Kleine Datenmengen: NB-IoT-Geräte senden individuell nur geringe Datenmengen. Dadurch sind große Datenpannen durch das Anzapfen einzelner Geräte nicht möglich.

    NB-IoT in Kombination mit Cloud und Edge Computing

    In Kombination mit Cloud und Edge Computing kann Narrowband-IoT eine leistungsstarke Architektur für moderne IoT-Anwendungen bilden. Die Einsatzfelder liegen vor allem in der Industrie, dem Gebäudemanagement und Smart Cities.
    Die Funktionsweise folgt einem dreistufigen Modell, bei dem die verschiedenen Technologien aufeinander aufbauen:
    1. Narrowband-IoT als Datenübertragungsschicht: Die Sensoren und Geräte des NB-IoT senden ihre jeweils kleinen Datenmengen energieeffizient und zuverlässig über das Mobilfunknetz.
    2. Edge Computing zur lokalen Datenverarbeitung: Mikrocontroller und Gateways verarbeiten die empfangenen Daten lokal, also am „Rand“ (engl. Edge) des Netzwerks. Das sorgt für geringe Latenzzeiten und eine Entlastung der Cloud bzw. des dorthin gesendeten und dort empfangenen Datenverkehrs.
    3. Cloud Computing zur zentralen Steuerung und Datenanalyse: In die Cloud wandern entweder bereits vorverarbeitete Daten oder Rohdaten. Diese können Sie dort per Big-Data-Analyse auswerten und darauf basierend Entscheidungen treffen sowie Maßnahmen einleiten, ggf. mithilfe von künstlicher Intelligenz. Natürlich lassen sich die Daten auch langfristig speichern. Die Visualisierung und Fernsteuerung sämtlicher NB-IoT-Geräte kann in der Cloud über individuell konfigurierte Dashboards erfolgen.
    Mit dieser Struktur lässt sich eine theoretisch unbegrenzte Zahl an IoT-Geräten anbinden und zentral verwalten. Das Datenvolumen in und aus der Cloud bleibt dabei dennoch verhältnismäßig gering, da die Daten bereits per Edge Computing vorverarbeitet wurden. Das führt in Kombination mit dem geringen Energieverbrauch der einzelnen Geräte zu niedrigen Betriebskosten. Daneben ermöglicht das Modell eine gute Skalierbarkeit und flexible Analysemöglichkeiten, um etwa Echtzeit- und Langezeitanalysen voneinander zu trennen.
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    Narrowband-IoT und­ LTE-M:­ Konnektivität im IoT-Umfeld

    Ganz gleich, wo Sie sich aufhalten: Mit Narrowband-IoT und LTE-M gelingt Maschinenkommunikation auch unter schwierigen Bedingungen. Und das bei besonders geringem Stromverbrauch und somit langen Akkulaufzeiten.

    • Narrowband-IoT sorgt für beste M2M-Netzabdeckung
    • Über LTE-M lassen sich auch Sprachdaten übertragen
    • Auch in Kellern oder entlegenen Gebieten einsetzbar
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    Praxisbeispiel: Druckluftüberwachung bei ALMiG

    Die Firma ALMiG aus dem baden-württembergischen Köngen ist auf Technik für die Erzeugung und Aufbereitung von Druckluft spezialisiert und gehört zu den führenden Systemanbietern. Der Unternehmensname steht für Automatische Luftpumpen – Made in Germany.
    Die von ALMiG angebotenen Druckluftsysteme sind auf Kundenwunsch per Narrowband-IoT oder LTE-M vernetzt. Das Unternehmen verwendet für die IoT-Anbindung seiner Maschinen Modbus Cloud Connect von Vodafone und grandcentrix (einem Tochterunternehmen der Vodafone GmbH). Da Kund:innen die Geräte oft in Maschinenräumen oder Kellern aufstellen, bewähren sich hier die LPWA-Technologien (Low Power Wide Area) Narrowband-IoT und LTE-M. Denn ihre Signale dringen selbst durch dicke Mauern und andere Hindernisse, sodass die Datenübertragung problemlos funktioniert.
    Ralph Jeschabek, Head of Marketing ALMiG Kompressoren GmbH, sagt dazu: „Hilfreich waren für uns auch der schlanke Formfaktor und die Möglichkeit, unsere bestehenden Hutschienen zu nutzen, um so für unsere Maschinen ein IoT-Upgrade anbieten zu können.“
    Die Geräte von ALMiG bieten zahlreiche Funktionen, die so aus der Ferne überwacht werden können. Dazu gehören:
    • Statusüberwachung
    • Asset Management
    • Analyse und Visualisierung von Maschineneinsätzen und -auslastungen
    • Predictive Maintenance
    Eine Cloud-Plattform führt die von den Maschinen erhobenen Daten zusammen, sodass die Nutzer:innen alle Gerätefunktionen stets in der Übersicht haben. Über ein Dashboard können Administrator:innen somit komplette Anlagenflotten inklusive ihrer nachgelagerten Systeme aus der Ferne überwachen. Auf diese Weise erhöht ALMiG mit Narrowband-IoT die Effizienz und den Nutzwert seiner Druckluftsysteme – und reduziert darüber hinaus sowohl den Wartungsaufwand als auch die Wegezeiten für Kund:innen.
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    Das Wichtigste zu Narrowband-IoT in Kürze

    • Narrowband-IoT ist ein Funkstandard speziell für die Maschinen- und Gerätevernetzung im IoT.
    • Mehr als 95 % des deutschen Bundesgebietes sind vom Vodafone-Netz mit Narrowband-IoT abgedeckt.
    • Aufgrund des geringen Energiebedarfs ist Narrowband-IoT ideal für stationäre Sensoren ohne (durchgängige) Versorgung durch das Stromnetz, beispielsweise im Außenbereich oder in der Logistik.
    • Mittels Cloud-Plattformen können Unternehmen ihre IoT-Sensordaten übersichtlich zusammenführen und so auch größere Maschinenparks leicht überwachen.
    • In Kombination mit Edge Computing und der Cloud schafft Narrowband-IoT eine hervorragende Infrastruktur zum Erfassen, Verwalten und Auswerten des Datenaufkommens einer theoretisch unbegrenzten Anzahl an IoT-Geräten.
    Portrait von Clemens Förster Clemens Förster
    02.10.2025
      # Tags:IoT-VernetzungDigitalNB-IoTNetzInnovation5GMobilfunk
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