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15.10.2019     Lena Wostal

In Bezug auf das Internet der Dinge wird NB-IoT völlig neue Türen öffnen. Und noch ranken sich eine ganze Reihe ungeklärter Fragen und Mythen um die neue Funktechnik, etwa ob NB-IoT wirklich ohne SIM auskommt oder ob man die Technik auch mobil einsetzen kann. Wir klären auf.

Das Internet der Dinge (IoT) nimmt Formen an. Immer mehr Unternehmen rund um den Globus rüsten Maschinen, Fahrzeuge, Container und ganze Gebäude mit Sensoren aus, um damit wichtige Daten zu erhalten. Diese Daten helfen ihnen, die Effizienz ihres Geschäftes zu verbessern oder ganz neue Bereiche für ihre Tätigkeiten zu eröffnen.

GSM kommt bei IoT an seine Grenzen

Für die Vernetzung dieser Sensoren wurde bisher GSM genutzt. Doch diese Mobilfunktechnik kommt an ihre Leistungsgrenzen. So beklagen sich Unternehmen beispielsweise, dass die Batterielaufzeiten nicht groß genug seien. In Gebäuden seien die Verbindungen schlecht, die Kosten zudem zu hoch.

Dem soll eine neue Funktechnik entgegentreten, die speziell für IoT Anwendung findet. Sie wurde vom Mobilfunk-Normungsgremium 3GPP entwickelt und heißt NarrowBand IoT (NB-IoT). Sie ist vor allem für den Masseneinsatz gedacht, etwa beim Messen von Verbrauchwerten (Smart Metering) oder für Sensoren in einer Smart City.

NarrowBand IoT gehört die Zukunft

NB-IoT kann Milliarden Geräte miteinander verbinden, bis zu hundert Mal mehr als GSM. Es ist zudem sehr stromsparend. Es kommt bis zu zehn Jahre ohne Batteriewechsel aus. Dafür sorgen spezielle Funktionen wie ein Power Saving Mode (PSM) oder das sogenannte "Long Periodic Tracking Update", das es dem Gerät erlaubt, sich nur alle paar Wochen einmal im Netz zu melden und den Rest der Zeit im Stromsparmodus zu verbringen.

Die genutzten Frequenzen haben zudem sehr gute Indoor-Verbreitung. Eine Studie der Deutschen Telekom zusammen mit dem Submetering-Spezialisten ista international GmbH hat ergeben, dass die Messgeräte in Apartments im Erdgeschoss oder höher zu 100 Prozent kontaktiert werden konnten, im Keller lag die Rate immer noch bei 95 Prozent.

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Ein besonderer Vorteil von NB-IoT ist der günstige Preis. Die Funkmodule können schon heute für unter 5 Dollar das Stück hergestellt werden und die Kosten werden durch Anlaufen der Massenproduktion noch massiv fallen.

Trotz all dieser unbestrittenen Vorteile sind auch eine Reihe von Mythen im Umlauf, die NB-IoT bisweilen in ungünstigem Licht erscheinen lassen. Wir wollen damit ein wenig aufräumen.

Mythos 1: NB-IoT braucht keine SIM mehr

Das ist so nicht ganz richtig, denn NB-IoT arbeitet auf lizensierten LTE-Frequenzen innerhalb der Mobilfunknetze. Das hat gegenüber nicht-lizensiertem Spektren auch einen Sicherheitsvorteil. Allerdings: Die klassische Plastik-SIM, die man von Mobiltelefonen kennt, ist nicht mehr unbedingt notwendig. Es gibt unterschiedliche Formfaktoren, welche von 2FF bis 4FF variieren können, von konventionellen gelöteten SIMs (MFF) bis hin zu sogar eUICCs und schon bald wird es auch eine elektronische nuSIM geben. Der Vorteil: Es werden dann keine Kontakte oder speziellen Schaltkreise mehr benötigt, was eine Platz- und Kostenersparnis bringt. Es müssen keine speziellen SIM-Karten mehr vorgehalten werden, die Geräte sind bereits ab Werk fertig zum Betrieb.

Mythos 2: NB-IoT kann man nur stationär nutzen

Dieser Mythos nährt sich aus der Tatsache, dass NB-IoT keine Hand-Over-Funktionalität hat. Weil die Technik aber weder für Telefongespräche noch für Streaming genutzt wird, ist das auch gar nicht notwendig. Sobald das Gerät seine Funkzelle verlässt, kann es eine neue wählen, sich dort einloggen und mit der Übermittlung von Daten von neuem beginnen (Cell Reselection).

Hat das Device auch die Tracking-Area verlassen, dann muss es auch hier ein Update durchführen. Es wird ein aktualisierter PDP Context heruntergeladen und das Gerät bei der Basisstation neu angemeldet. Beide Varianten kosten aber zusätzlichen Strom, wobei die letztere die deutlich energieintensivere ist.

Mythos 3: NB-IoT Anwendungen sind IP-basiert

Auch dieser Mythos stimmt nicht. Alle gängigen Protokolle wie TCP/IP, UDP/IP oder auch nicht-IP-Protokolle werden unterstützt. Je nach Anwendungsart und genutztem Modul können Anwender aus den Protokollen frei wählen. TCP/IP wird wegen seines großen Overheads für NB-IoT aber nicht empfohlen. Stattdessen ist UDP/IP das Transfer-Protokoll der ersten Wahl.

Mythos 4: NB-IoT schafft immer eine Batterielaufzeit von 10 Jahren

Mit 10 Jahren ist keineswegs die Standard-Laufzeit eines NB-IoT-Gerätes gemeint. Eine solche Batterielaufzeit wird nämlich nur unter optimalen Bedingungen erreicht. Tatsache ist: NB-IoT bietet von Haus aus eine Vielzahl von Stromsparmöglichkeiten, die alle zu einer langen Batterielaufdauer beitragen. Durch ihren gemeinsamen Einsatz lässt sich die Batterielaufzeit auf 10 Jahre optimieren. Die Laufzeit hängt aber nicht nur von der Funktechnik selber ab, sondern natürlich auch von den Einsatzszenarien. Auch der Coverage Enhancement Level (CE) oder die Batterie-Kapazität spielen dabei eine wichtige Rolle.

Mythos 5: Firmware-Updates werden nicht unterstützt

Diese Aussage ist falsch. NB-IoT hat einen verlässlichen Downlink-Kanal, weswegen auch Firmware Updates over the Air möglich sind (FOTA). Eine solche Funktion ist wichtig für zukünftige Sicherheits-Updates. Das IoT-Gateway von Magenta Telekom unterstützt dabei sowohl Firmware-, wie auch Software-Updates. Die Updates können zudem inkrementell und gruppenweise ausgerollt werden. Dabei werden auch „schlafende“ Devices sicher erreicht. Das System sorgt dafür, dass die Geräte die Updates nach dem „Aufwachen“ erhalten.

Mythos 6: Roaming ist nicht möglich

NB-IoT Roaming ist derzeit in sechs Netzen der Deutschen Telekom möglich. In einem ersten Schritt unterstützen sich, neben Magenta Telekom und Telekom Deutschland, auch die Tochterunternehmen in den Niederlanden, Ungarn, Slowakei und der Tschechischen Republik. Weitere Länder folgen.

Mythos 7: Der Datendurchsatz ist beschränkt

Auch dieser Mythos ist falsch, denn technisch gesehen gibt es bei NB-IoT in Bezug auf den Datendurchsatz keine Limits. Es gibt aber ein paar äußere Faktoren, die ihn möglicherweise beschränken. Der wichtigste ist die Batterie, die für die Übertragung die notwendige Energie zur Verfügung stellen muss. Zudem müssen auch die vertraglichen Bedingungen gegeben und das entsprechende Datenvolumen mit dem Provider vereinbart worden sein. Und schließlich kann die Übertragungsleistung auch noch durch die funktechnischen Gegebenheiten beschränkt sein. Bei schlechter Verbindung kann diese stark reduziert sein.

Mythos 8: NB-IoT braucht niemand, es kommt ja schließlich 5G

Wer NB-IoT nutzt, nutzt bereits 5G, denn die Technik ist ausdrücklich Teil der neuen Mobilfunkgeneration. Für 5G sind drei Aufgaben-Szenarien vorgesehen: noch schnelleres mobiles Internet (Enhanced Mobile Broadband eMBB), sichere Verbindungen mit schnellen Reaktionszeiten, etwa für selbstfahrende Autos (Ultra-Reliable Low-Latency Communications, URLLC) und die Verbindung zu Milliarden IoT-Geräten weltweit (Massive Machine Type Communications (mMTC). NB-IoT wurde geschaffen, um die Aufgaben im Bereich der mMTC zu übernehmen. Die Funktechnik ist bereits heute 5G-Ready.

Fazit NB-IoT Mythen

Wer das Internet der Dinge für sich nutzen möchte, kommt an NB-IoT nicht vorbei. Die Technik ist sparsam, kostengünstig und kann vor allem auch innerhalb von Gebäuden optimal eingesetzt werden. Um NB-IoT ranken sich noch eine Reihe von Mythen, die aber meist auf Missverständnissen und mangelnder Information beruhen.

Bei Magenta ist NB-IoT heute schon Wirklichkeit. Die erfahrenen Experten informieren gerne über Details und die Anwendungsszenarien. Weitere Informationen gibt es auch im Internet.

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