Narrowband IoT – so funktioniert das Maschinennetz

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Narrowband IoT – so funktioniert das Maschinennetz

Das Internet of Things oder kurz IoT gilt als größtes Wachstumssegment im Mobilfunk. Experten rechnen mit bis zu 50 Milliarden miteinander vernetzten Geräten weltweit – erheblich mehr als beispielsweise Smartphones. Dabei stellen vernetzte Maschinen und Geräte spezielle Anforderungen ans Mobilfunknetz. Die Technologie Narrowband IoT (NB-IoT) soll besonders schwierige erfüllen. Und schon bald funkt dieses Maschinennetz nahezu deutschlandweit.

 

[Update 22.2.2018] Den Aufbau des neuen Maschinennetzes treibt Vodafone in ganz Deutschland mit Hochdruck voran. Zum Jahreswechsel 2017/2018 stand Narrowband IoT bereits in Düsseldorf und Berlin zur Verfügung. Nun die gute Nachricht: Bereits im September soll das neue Maschinennetz von Vodafone deutschlandweit funken.

Rund 90 Prozent des LTE-Netzes wird dafür in einem halben Jahr für Narrowband IoT aufgerüstet. Der großflächige Ausbau ermöglicht dadurch auch Anwendungen, die sich über ganz Deutschland erstrecken. Zum Beispiel in der Logistik: Rohstoffe, Pakete oder Container werden über das Maschinennetz während der gesamten Wertschöpfungskette an allen Standorten vernetzt und überwacht. Vodafone schafft mit der neuen Technologie die Kapazität, um in Deutschland bis zu 4 Milliarden Geräte gleichzeitig zu vernetzen.

Was macht Narrowband IoT so besonders?

Die Sensoren, die über Narrowband IoT funken sind besonders stromsparend. Sie verbrauchen Strom nur, wenn wirklich Daten übertragen werden. 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 welche Informationen übermitteln. Zudem erreichen die Akkus der Sensoren Laufzeiten von bis zu zehn Jahren. Das macht eine externe Stromversorgung überflüssig.

NB-IoT – vielfältige Anwendungsmöglichkeiten

Vernetzte Verkaufsautomaten, kommunizierende Frachtpaletten, smarte Strom- und Wasserzähler, funkende Medizinsensoren – das sind nur einige wenige Beispiele für die fast unendlichen Anwendungsmöglichkeiten im „Internet der Dinge“ (IoT).

Die Bandbreite von Anwendungsbeispielen ist dabei grenzenlos: Zu Pilotprojekten für NB-IoT, die Vodafone gemeinsam mit weiteren Partnern bereits umgesetzt hat, zählen beispielsweise eine Wand, die Graffiti-Sprayer „riechen“ kann. Gasflaschen, die auf sich aufmerksam machen, wenn sie gefüllt werden müssen. Oder Umkleidespinde, die einen Alarm aussenden, wenn sie unrechtmäßig dauerhaft blockiert werden. Ein ausgefallenes Beispiel ist auch der Moocall, der Landwirten durch vernetzte Kühe in der Viehwirtschaft hilft.

Künftig werden mehr und mehr Gegenstände gleichzeitig miteinander vernetzt sein und untereinander kommunizieren – kostengünstig und von überall.

Die Technik dahinter

Basis für smarte Vernetzung und das Internet der Dinge ist schneller Mobilfunk. Auch wenn Anwendungen bereits unter 4G/LTE umgesetzt werden konnten, sind langfristig gesehen noch schnellere Verbindungen beim Austausch noch größerer Datenmengen erforderlich. Das Ergebnis heißt demnach Narrowband IoT und ist technisch betrachtet ein Unter-Profil des 4G/LTE-Standards. Diese IoT-Spezialversion von LTE zeichnet sich durch robuste Übertragung auch bei schwierigen Empfangsverhältnissen, bestmögliche Sicherheit durch Ende-zu-Ende-Verschlüsselung, massive Skalierbarkeit sowie extrem geringen Energieverbrauch aus.

Mit einem Empfindlichkeitsgewinn von 20 Dezibel gegenüber dem GSM-Standard können die Funksignale auch Gebäude und dickere Wände gut durchdringen. Der Standard ist für vergleichsweise geringe Datenraten von 20 Kilobit/Sekunde bis maximal 250 Kilobit/Sekunde ausgelegt. Dabei wird die Datenübertragung in der Regel nicht kontinuierlich, sondern nur sporadisch stattfinden – beispielsweise, um einmal am Tag einen Zählerstand oder bei Auslösen eines Sensors eine entsprechende Meldung zu übertragen. Deshalb können die Funkmodule auch sehr energieeffizient arbeiten und somit lange Batterielaufzeiten bei NB-IoT-Endgeräten erreichen.

Warum Narrowband IoT?

Die Kommunikation der Maschinen stellt eigene Anforderungen an die Mobilfunknetze. Es stehen nicht unmittelbar die Datenrate und auch weniger die Latenz- oder Reaktionszeit im Vordergrund. Vielmehr sollen vernetzte „Dinge“ mit möglichst geringem Energieverbrauch kommunizieren, damit in ihnen installierte Batterien möglichst mehrere Jahre Einsatzfähigkeit garantieren.

Auch unter funktechnisch ungünstigen Bedingungen sollen die vernetzten Geräte erreichbar bleiben – etwa Verbrauchszähler in tiefen Kellern oder Frachtstücke im Inneren eines mit Stahlblech verkleideten Lkws oder Eisenbahnwaggons. Man spricht in diesem Zusammenhang auch von „Low Power Wide Area Networks“ (LPWAN).

Narrowband-IoT

NB-IoT ist mit seinen Vorteilen und Eigenschaften die Grundlage für unzählige Anwendungen und Geschäftsmodelle einer digitalen und zukunftsträchtigen Geschäftswelt. Mit dem Ausbau bis zum Ende des Jahres schafft Vodafone Kapazität, um in Deutschland bis zu 4 Milliarden Geräte gleichzeitig zu vernetzen – ein wichtiger Grundstein für eine digitale, gut vernetzte Zukunft.

Welche künftigen NB-IoT Anwendungsbeispiele sind für Sie denkbar? Lassen Sie uns gerne in den Kommentaren teilhaben.

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