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NB-IoT: Konnektivität für besondere Anforderungen (Teil 1)

Dieser Artikel ist der erste Teil einer Artikelserie, die sich mit Narrowband-IoT sowie den damit verbundenen Besonderheiten im Hinblick auf die Übertragung von Daten befasst. In diesem Teil wird die Technologie vorgestellt und auf Indikatoren hingewiesen, die für – oder auch gegen – einen Einsatz von NB-IoT sprechen.

Der Mobilfunkstandard Narrowband-IoT, kurz NB-IoT, ist 2021 in Deutschland flächendeckend verfügbar und trägt das Suffix “IoT” vollkommen zurecht in seinem Namen: Mit Hilfe dieser Technologie lassen sich im Feld befindliche Geräte, wie beispielsweise Gas-, Wasser- und Stromzähler oder auch Parksensoren kostengünstig und selbst aus unwirtlichen, schlecht zugänglichen Umgebungen heraus mit der Cloud verbinden – zumindest sofern initiale Hürden überwunden wurden.

Ein Artikel von
Christopher Krafft

Lesezeit: ca. 3 Minuten

Sensorik für NB-IoT Funkttechnologien

Was ist NB-IoT?

LPWAN-Technologien (Low-Power Wide-Area Network) finden in den letzten Jahren immer größere Verbreitung. Zu nennen ist hier neben NB-IoT unter anderem LoRaWAN. Während LoRaWAN spezielle Gateways zur Kommunikation erfordert, erfolgt bei NB-IoT die Kommunikation über das Mobilfunknetz.

Die physikalischen Eigenschaften diesen Mobilfunkstandards erlauben es, bei einem niedrigeren Energiebedarf als er bei herkömmlichen, im LTE-Spektrum operierenden Geräten erforderlich ist, auf einer niedrigen Frequenz (800 bzw. 900 MHz) Daten mit geringem Übertragungsraten von bis zu 159kbit/s übertragen.   

Klassische Use-Cases von Narrowband-IoT liegen daher zum Beispiel in den Bereichen des Smart Meterings, der Gebäudeautomatisierung sowie des Trackings, also der Nachverfolgung von Objekten. Ein denkbares Szenario ist beispielsweise die stündliche Übermittlung von Messwerten eines Stromzählers aus dem Keller eines Mehrfamilienhauses. Diese erfordert weder die Übertragung großer Datenmengen noch die schnelle Übertragung von Daten – es bedarf jedoch einer guten Gebäudedurchdringung, die herkömmliche Mobilfunktechnologie, wie LTE, aufgrund ihrer hohen Frequenz von bis zu 2.600 MHz, nicht mitbringen.    

Neben einer sehr guten Gebäudedurchdringung weisen NB-IoT-Lösungen einen sehr niedrigen Energiebedarf auf. Weitere klassische Use Cases liegen daher in den Bereichen Smart City und Logistik – also in Anwendungsfällen, für die Geräte an schwer oder nicht öffentlich zugänglichen Orten ohne externe Stromversorgung installiert werden müssen. Müssen diese regelmäßig gewartet oder beispielsweise Batterien vor Ort von einem Techniker getauscht werden, ist der Aufwand für einige wenige Geräte vertretbar, handelt es sich aber um mehrere hundert oder tausend Geräte, skaliert dieser Ansatz nicht mehr. 

Ist mein Szenario für NB-IoT geeignet?

Neben einer Reihe von Gründen, die für den Einsatz von Narrowband-IoT als Kommunikationskanal sprechen, gibt es auch eine Reihe von Aspekten, die diesen unmöglich machen können. 
 

Die Übertragung großer Datenmengen  

NB-IoT-Tarife sehen in der Regel die Übertragung weniger hundert Megabytes in mehreren Jahren vor. Vor allem im Fall batteriebetriebener Geräte führt die Übertragung größerer Datenmengen zu einer drastischen Reduktion der Batterielebenszeit. Sofern hier keine Einschränkungen bestehen sollten (beispielsweise aufgrund von Netzbetrieb) kann eine Übertragungstechnologie wie LTE-M besser geeignet sein.

 

Hochfrequente Datenraten

Wird die hochfrequente Übertragung von Daten benötigt, weil Messwerte „in Echtzeit“ in der Cloud zur Verfügung stehen sollen, bietet sich der Einsatz von NB-IoT nicht an.

 

Hochverfügbarkeit aus der Cloud

Sofern das Endgerät via Batterie betrieben wird, sollte das Modul, wenn nicht gerade aktiv Daten empfangen oder gesendet werden, in den Standby-Modus wechseln, um Energie zu sparen. Ist dies aufgrund des Use Cases nicht möglich, da zu jeder Zeit die Ansteuerung des Geräts aus der Cloud heraus möglich sein muss, spricht das gegen NB-IoT.

 

Sollten weder große Datenmengen übertragen noch häufige Übertragungen oder die sofortige Verfügbarkeit aus der Cloud-Kriterien darstellen, kann NB-IoT als möglicher Übertragungsweg in Erwägung gezogen werden.

Was ist zu beachten?

Um NB-IoT sinnvoll zum Einsatz bringen zu können – sei es in Hinblick auf das limitierte Datenkontingent der Mobilfunkverträge oder den sparsamen Umgang mit batteriebetriebenen Endgeräten – ohne relevante Aspekte wie Sicherheit zu vernachlässigen, gilt es, verschiedene weitere Faktoren zu berücksichtigen.  

Auf diese Herausforderungen und wie man ihnen begegnet, gehen wir im zweiten Teil unserer Artikelreihe zum Thema Narrowband-IoT ein. 

Übrigens: Als IoT-Dienstleister unterstützen wir Sie nicht nur in der Entwicklung passender Software, sondern begleiten Sie auch bei der Identifizierung relevanter Use Cases, die Auswahl der passenden Sensorik und die Abstimmung mit entsprechenden Hardware-Herstellern. Sprechen Sie uns einfach an!

Dieses Thema interessiert Sie? Nehmen Sie Kontakt mit uns auf.

Christopher Krafft com2m

Christopher ist Software Engineer bei der com2m.

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