NB-IoT

Technische Leistung

NB-IoT wurde oft in ein Kopf-an-Kopf-Rennen mit LoRaWAN um den Titel der "besten IoT-Funktechnologie" gebracht. Dabei geht es weniger um die Wahl eines Gewinners als vielmehr um die Frage, in welches Ökosystem investiert werden soll und wie die Infrastruktur verwaltet werden soll. NB-IoT wird von Telekommunikationsbetreibern verwaltet, die Ihnen ein bestimmtes Serviceniveau bieten, aber von ihrer geografischen Abdeckung abhängig sind. Für LoRaWAN gibt es wie bei den Telekommunikationsbetreibern Dienstanbieter, aber Sie können auch Ihre eigene Netzwerkinfrastruktur aufbauen, und die Erweiterung eines LoRaWAN-Netzwerks ist relativ kostengünstig. 

Wie bei allen Telekommunikationsfunktechnologien hängt die Leistung von NB-IoT von der Gesamtqualität und Kapazität des Dienstanbieters und der Dämpfung des Signals durch physische Objekte zwischen Sender und Empfänger ab. Im Vergleich zu anderen Funklösungen bietet NB-IoT eine hohe Durchdringung (Fähigkeit, physische Objekte zu durchdringen), was es für die Platzierung in tiefen Innenräumen geeignet macht. 

NB-IoT bietet eine vergleichsweise hohe Bandbreite (LPWAN) und leistungsfähige Downlink-Kapazität (Server zu Gerät). Dies ermöglicht datenintensivere Anwendungen, Over-the-Air-Aktualisierungen und flexible Schemata für den Abruf von Daten (z. B. Abfragen nach fehlenden Daten, historischen Datensätzen und ausführlichen Protokollinformationen). Diese Kapazität und die Tatsache, dass es sich um eine Technologie handelt, die an komplexe Telekommunikationsnetze angepasst ist, hat den Nachteil, dass sie mehr Strom verbraucht und der Stromverbrauch im Laufe der Zeit weniger vorhersehbar ist. Dennoch ist ein eingeschränkter Batteriebetrieb von weit über 10 Jahren mit vernünftig dimensionierten Batteriezellen möglich.

Geeignete Anwendungen

Für Kunden, die Telekommunikationsbetreiber für ihre Infrastruktur nutzen möchten, ist NB-IoT ideal für anspruchsvollere Sensor- und Messanwendungen. Es ist im Vergleich zu anderen mobilen Telekommunikationslösungen kostengünstiger und bietet eine energieeffiziente Lösung für batteriebetriebene Geräte. Es ist wichtig, bei der Prüfung der Eignung auch den Netzbetreiber mit einzubeziehen, um sicherzustellen, dass das Serviceniveau angemessen ist, insbesondere in ländlicheren Gebieten.

Kostensparend und energieeffizient – die Vorteile von NB-IoT im Überblick

Als Netzwerk-Technologie für das Internet of Things bringt NB-IoT zahlreiche entscheidende Vorteile mit. So sind die NB-IoT Konnektivitätsmodule, welche per Funk kommunizieren, mit energiesparenden Funktionen wie einem Ruhemodus ausgestattet. Auf diese Weise wird eine maximale Energieeffizienz erreicht. Darüber hinaus verfügt NB-IoT dank der schmalbandigen Modulationsverfahren über eine besonders hohe Leistungsdichte. Diese fällt im Vergleich zu LTE-M um 5 Dezibel und verglichen mit GSM sogar um 20 Dezibel höher aus. Auf diese Weise kann eine optimale Netzabdeckung in Form einer tiefen Gebäudedurchdringung realisiert werden. Insbesondere in entlegenen Gebieten, aber auch in unterkellerten Gebäuden, deren Messstellen nicht mit 2G (GPRS) oder 4G (LTE) ausgestattet sind, ist dies besonders vorteilhaft.  

Auch die Installation der NB-IoT-Infrastruktur erfolgt auf einfache Weise, da sie nach dem Plug-and-Play-Prinzipfunktioniert. Sensoren verbinden sich dabei automatisch mit dem NB-IoT-Netzwerk, ohne dass eine Installation von lokalen Netzwerken oder zusätzlichen Gateways erforderlich ist.  

Da die NB-IoT Technologie für den Strombetrieb mit 230V oder einer klassischen Batterie geeignet ist, deckt sie zahlreiche Anwendungsgebiete ab. Nicht zuletzt überzeugt die NB-IoT-Technologie dank des einfachen Chipsatz-Designs mit geringen Anschaffungs- sowie Betriebs- und Servicekosten.  

Für Kunden, die Telekommunikationsbetreiber für ihre Infrastruktur nutzen möchten, ist NB-IoT ideal für anspruchsvolle Sensor- und Messanwendungen geeignet. Im Vergleich zu anderen mobilen Telekommunikationslösungen ist die Implementierung von NB-IoT kostengünstiger und bietet eine energieeffiziente Lösung für batteriebetriebene Geräte.

Expertentipp: Es ist wichtig, bei der Prüfung der Eignung auch den Netzbetreiber mit einzubeziehen, um sicherzustellen, dass das Serviceniveau angemessen ist. Dies gilt insbesondere für Anwendungen in ländlichen Gebieten.

Sichere Datenübertragung mit NB-IoT realisieren

NB-IoT bietet nicht nur eine hohe Datenübertragungsgeschwindigkeit und eine große Reichweite, sondern auch ein hohes Maß an Datensicherheit. Die Sicherheit von NB-IoT wird durch Verschlüsselung und Authentifizierung der Datenübertragung gewährleistet. Die verschlüsselten Daten können dabei ausschließlich von autorisierten Empfängern wieder entschlüsselt werden. 

Die Authentifizierung der Datenübertragung stellt sicher, dass die übertragenen Daten von einer vertrauenswürdigen Quelle stammen und nicht von einer unbefugten Person manipuliert wurden. Diese hohen Sicherheitsstandards machen NB-IoT zu einer idealen Technologie für Anwendungen, bei denen Sicherheit und Datenschutz von größter Bedeutung sind, etwa in der Gesundheitsbranche oder bei sicherheitskritischen Infrastrukturen. 

Als standardisierte Technologie erfüllt NB-IoT die Sicherheitsmechanismen nach 3GPP und verfügt dadurch auch über Sicherheitsfunktionen, die stetig überprüft und verbessert werden. NB-IoT Geräte können mittels Firmware over the Air (FOTA) aus der Ferne aktualisiert werden, um stets auf dem neuesten Stand der Technik zu bleiben.

LoRaWAN oder NB-IoT? – die technische Leistung im Vergleich

NB-IoT wird oft in ein Kopf-an-Kopf-Rennen mit LoRaWAN um den Titel der besten IoT-Funktechnologie gebracht. Dabei geht es weniger um die Wahl eines Gewinners als vielmehr um die Frage, in welchem Anwendungsfall in welches System investiert werden soll.

NB-IoT wird von Telekommunikationsbetreibern verwaltet, die Ihnen ein bestimmtes Serviceniveau bieten, aber von ihrer geografischen Abdeckung abhängig sind. Für LoRaWAN gibt es wie bei den Telekommunikationsbetreibern Dienstanbieter. Ebenso ist es möglich, eine eigene Netzwerkinfrastruktur aufzubauen und das LoRaWAN-Netzwerk kostengünstig zu erweitern. Wie bei allen Telekommunikationsfunktechnologien hängt die Leistung von NB-IoT von der Gesamtqualität und Kapazität des Dienstanbieters und der Dämpfung des Signals durch physische Objekte zwischen Sender und Empfänger ab, wobei die Technologie im Vergleich zu anderen Funklösungen eine hohe Durchdringung bietet. NB-IoT bietet eine vergleichsweise hohe Bandbreite (LPWAN) und leistungsfähige Downlink-Kapazität von Server zu Gerät. Dies ermöglicht datenintensivere Anwendungen, Over-the-Air-Aktualisierungen und flexible Schemata für den Abruf von Daten, beispielsweise beim Abfragen fehlender Daten, historischen Datensätzen und ausführlicher Protokollinformationen. Diese Kapazität und die Tatsache, dass es sich um eine Technologie handelt, die an komplexe Telekommunikationsnetze angepasst ist, hat den Nachteil, dass sie mehr Strom verbraucht und der Stromverbrauch im Laufe der Zeit weniger vorhersehbar ist. Dennoch ist ein eingeschränkter Batteriebetrieb von weit über 10 Jahren mit vernünftig dimensionierten Batteriezellen möglich.

Von Smart Metering bis Landwirtschaft – Anwendungen von NB-IoT

NB-IoT wurde speziell für Anwendungen mit geringer Bandbreite und geringer Datenrate entwickelt. Dadurch hat die IoT-Technologie hat das Potenzial, in einer breiten Palette von Anwendungen zum Einsatz zu kommen, insbesondere: 

• Smart Cities, beispielsweise automatisierte Verkehrsüberwachung
• Gebäudeautomatisierung
• intelligente Landwirtschaft
• Asset Tracking in Logistik

Eine der wichtigsten Anwendungen von NB-IoT ist das Smart Metering, eine Technologie, die es Versorgungsunternehmen ermöglicht, den Wasser-, Wärme- Gas- und Energieverbrauch in Echtzeit zu überwachen und zu kontrollieren. Durch diese Form der Automatisierung wird die Energieeffizienz des mit NB-IoT ausgestatteten Gebäudes signifikant verbessert. 

Hierbei kommen Zählerkommunikationsmodule (Meter Connectivity Modules - MCMs) zum Einsatz, welche die Daten von Zählern, beispielsweise Wärme- und Kältezählern, über das NB-IoT-Netzwerk an ein Empfangssystem liefern. Beispiele hierfür sind das CMi6110 für den Landis + Gyr UH/UC50 (T550), das CMi6140 für Kamstrup Multical 403/603/803 sowie das CMi6160 für die Modelle SHARKY 755 und SCYLAR INT 8 von Diehl Metering. 

NB-IoT kann auch in Smart Cities eingesetzt werden, um die Lebensqualität der Bürger zu verbessern. Die Technologie kann verwendet werden, um intelligente Straßenlaternen zu steuern, eine automatisierte Verkehrsüberwachung zu realisieren oder auch bei der Überwachung von Luftqualität und Lärmbelastung in städtischen Gebieten zu helfen. 

Da NB-IoT über eine hohe Reichweite und Durchdringungsfähigkeit verfügt, eignet sich das Übertragungsprotokoll nicht zuletzt bestens für den Einsatz in ländlichen, strukturschwachen und instabilen Umgebungen. Mit NB-IoT können Smart Meter-Systeme in entlegenen Gebieten installiert werden, wodurch die Energieeffizienz gesteigert und die Abhängigkeit von fossilen Brennstoffen reduziert wird.

Standard und Kompatibilität von NB-IoT

Als Standard-Protokoll ist NB-IoT mit verschiedenen Geräten und Netzwerken unabhängig von ihrem Hersteller entwickelt. NB-IoT und die zugehörigen Standards wurden von 3GPP entwickelt, einer Dachorganisation, die sich mit der Standardisierung von Mobilfunknetzen befasst. NB-IoT wurde erstmals im 3GPP-Release 13 als LTE-Kategorie NB1standardisiert und später im Release 14 mit NB2 aktualisiert. Die von 3GPP entwickelte Norm legt fest, wie ein NB-IoT-Gerät in einem Telekommunikationsnetz funktionieren und kommunizieren soll. Auch die verschiedenen Mechanismen zur Energieeinsparung im Bezug auf Batterie werden dabei geregelt. Letzteres ist ein sehr wichtiger Teil, jedoch sind die Energiesparfunktionen nicht obligatorisch. Die tatsächliche Batterieleistung des Geräts hängt vielmehr davon ab, welche Funktionen der Netzbetreiber derzeit unterstützt. In der Norm werden Leitlinien entwickelt, um dies zwischen den verschiedenen Telekommunikationsanbietern so einheitlich wie möglich zu gestalten. Die Standardisierung deckt alle Kommunikationsschichten bis hin zur Transportschicht ab. Das bedeutet, dass ein NB-IoT-Gerät im Wesentlichen wie ein mit dem Internet verbundener Computer funktioniert. Dies ermöglicht zwar eine breite Palette kompatibler Protokolle, führt aber auch dazu, dass sich die Bedienung der verschiedenen NB-IoT-Geräte und die Kodierung der Messdaten stark voneinander unterscheiden. Dennoch können NB-IoT-Systeme in der Regel hervorragend skaliert werden, da sie eine hohe Kompatibilität aufweisen.

Elvaco – alle NB-IoT-Geräte an einem Ort

Elvaco verfügt über ein breit gefächertes Produktportfolio rund um die NB-IoT-Technologie. Von wandmontierten oder magnetischen Antennen zur Übertragung der Signale bis hin zu internen Meter Connectivity Modul-Einheiten führen wir eine große Auswahl an hochpräzisen, energieeffizienten und langlebigen NB-IoT-Produkten. 

Wenn Sie an Produkten aus unserem umfassenden Sortiment interessiert sind, kontaktieren Sie das Expertenteam von Elvaco. Wir freuen uns darauf, Sie mit unseren Produkten sowie unserer Expertise bei der Implementierung Ihres NB-IoT-Netzwerkes unterstützen zu können.

FAQ – häufig gestellte Fragen zu NB-IoT

Was ist NB-IoT?

NB-IoT steht für Narrowband-IoT und ist eine LPWAN-Technologie, die speziell für IoT-Anwendungen entwickelt wurde. Im Gegensatz zu anderen IoT-Technologien wie Wi-Fi oder Bluetooth Low Energy (BLE) arbeitet NB-IoT auf einem eigenen Frequenzband, das eine höhere Reichweite und bessere Durchdringungsfähigkeit bietet.

Welche Vorteile bietet NB-IoT gegenüber anderen IoT-Technologien?

NB-IoT bietet eine höhere Reichweite und bessere Durchdringungsfähigkeit als andere IoT-Technologien. Darüber hinaus sind die verwendeten Geräte batteriebetrieben und haben eine geringere Datenrate, was zu einer längeren Batterielebensdauer führt und NB-IoT ideal für Anwendungen macht, die eine langfristige Überwachung erfordern. NB-IoT ist auch effizient skalierbar und kann eine große Anzahl von Geräten auf einem Netzwerk verwalten.

Welche Anwendungen brauchen NB-IoT?

NB-IoT eignet sich besonders gut für Anwendungen, bei denen eine lange Batterielebensdauer und eine hohe Reichweite erforderlich sind. Beispiele hierfür sind intelligente Messgeräte wie Strom-, Wärme-, Wasser- und Gaszähler sowie Asset-Tracking-Anwendungen wie die Überwachung von Containern oder Paletten. NB-IoT kann auch in Smart-City-Anwendungen eingesetzt werden, um beispielsweise den Verkehr oder die Luftqualität zu überwachen.

Wie sicher ist NB-IoT?

NB-IoT nutzt die gleichen Sicherheitsstandards wie die Mobilfunktechnologie, einschließlich der Verschlüsselung von Daten und der Authentifizierung von Geräten. Zudem bietet die Technologie Over-the-Air (OTA)-Firmware-Updates, um sicherzustellen, dass sich die verbundenen Geräte immer auf dem neuesten Stand befinden.