02.10.2017 Das Internet der Dinge wird massentauglich

So funktioniert Narrowband IoT

Die Anwendungsgebiete für Narrowband IoT sind vielfältig. So sorgen mit Sensoren ausgestattete Parkplätze für entspanntes Parken im Stadtgebiet.

App ermittelt freie Parkplätze

Mittels Narrowband IoT zeigen App freie Parkplätze im gesamten Stadtgebiet an.

Immer mehr „Dinge“ sind untereinander vernetzt: Funkverbindungen wie WLAN oder LTE machen die Gerätekommunikation im Smart Home oder mit dem Connected Car möglich. Doch wie sieht es in ländlichen Gegenden oder Kellern und unterirdischen Parkhäusern aus, wo diese Verbindungen schwächeln? Die neue Funktechnologie Narrowband IoT (NB IoT) kann diese Versorgungslücken schließen und den Weg für Massenanwendungen im Internet der Dinge (Internet of Things, IoT) frei machen.

Kaum in der Stadt angekommen, zeigt die App freie Parkplätze an. In der Nebenstraße des Gebäudes, in dem die Schulung stattfindet, sind noch zwei Flächen frei. Der Fahrer lässt sich dorthin navigieren und parkt ein. Dadurch bleibt dem Seminarteilnehmer genug Zeit, vor dem Unterricht noch einen Kaffee beim Bäcker um die Ecke zu trinken. Weniger Ärger, weniger Zeitverlust bei der Parkplatzsuche, weniger Benzinverbrauch. Möglich macht diese nervenschonende App im Straßenverkehr ein neues schmalbandiges Netz für das Internet der Dinge: Narrowband IoT (NB-IoT). Sensoren in den Parkplätzen senden mithilfe dieser sogenannten Low-Power-Wide-Area-Technologie Informationen, ob ein Auto auf der Fläche steht oder nicht. Kostengünstig, stromsparend und durch viele Hindernisse hindurch.

Neue Funktechnologie

Smart Parking ist aber nur ein Szenario für den neuen Funkstandard. Narrowband IoT zählt zu den vielversprechenden Innovationen in der Machine-to-Machine-Kommunikation. Die NB-IoT-Module können dank ihrer niedrigen Frequenz die Signale über weite Strecken senden und durch häufigere Wiederholungen der Übertragung auch dicke Wände durchdringen. Die Technologie verzichtet auf aufwendige Services wie Telefonie oder SMS, stattdessen überträgt sie lediglich kleine Datenpakete, sodass auch tief in Gebäuden oder in abgelegenen ländlichen Regionen eine Funkverbindung aufgebaut werden kann. In der restlichen Zeit verfallen die Module in einen energiesparenden Ruhemodus. Dadurch brauchen sie keine eigene Stromversorgung, sondern halten den Betrieb mit handelsüblichen AA-Batterien bis zu zehn Jahre aufrecht. Aufwendige Wartungen entfallen somit ebenfalls.

Neben der enormen Reichweite und dem geringen Stromverbrauch ist der Kostenaspekt ein weiteres Argument für Narrowband IoT. Hardware-Hersteller wollen den Preis mit einfacher Chip-Architektur und hohem Produktionsvolumen bei rund fünf Dollar pro Modul einpendeln. „Auch die Tarife bleiben bezahlbar. Ein Kunde, der beispielsweise zwei Jahre rund 1.000 Geräte über Narrowband IoT vernetzt und eine monatliche Datenübertragung von 100 Kilobyte pro Modul hat, zahlt für jedes Gerät nur rund 60 Cent pro Monat“, erklärt Hagen Rickmann, Geschäftsführer Geschäftskunden Telekom Deutschland. „Städte können es sich damit leisten, öffentliche Parkplätze im gesamten Stadtgebiet mit Sensoren auszustatten und ein umfassendes Smart-Parking-System zu installieren.“

Sind die Bienen gesund?

Die neue Funkverbindung bietet perfekte Bedingungen zum Beispiel für intelligente Anwendungen in der Landwirtschaft. Mit Sensoren ausgestattete Bienenstöcke verraten den Imkern anhand der Temperatur oder der Luftfeuchtigkeit, ob die Tiere gesund sind. Auch in einer Smart City kommt Narrowband IoT neben schlauer Parkplatznavigation für weitere Anwendungen in Frage. Sensoren an Mülleimern können der Müllabfuhr die Arbeit erleichtern, indem sie die Information senden, ob der Papiercontainer voll ist. Die Stadt kann mithilfe dieser Daten die Entleerungsrouten ihrer Müllfahrzeuge optimieren – das spart Zeit, Benzin und belastet die Umwelt weniger. Auch die Stromrechnung fällt dank NB-IoT für die Stadt geringer aus: Vernetzte Straßenlaternen beispielsweise dimmen ihr Licht selbsttätig herunter, wenn niemand in der Nähe ist.

Im Vergleich zu anderen Low-Power-Wide-Area-Netztechnologien punktet NB-IoT durch seinen Betrieb im lizenzierten Funkspektrum, das die Bundesnetzagentur an die Netzbetreiber vergeben hat. Da das unlizenzierte Spektrum frei nutzbar ist – hier funken z.B. alle WLAN- und Bluetooth-Geräte –, besteht das Risiko von Überlastungen in städtischen Gebieten. Außerdem ist die Sendehäufigkeit im unlizenzierten Spektrum gesetzlich eingeschränkt, was die Empfangsstabilität verringert. Ein weiterer Vorteil ist die Standardisierung von Narrowband IoT: Geräte verschiedener Hersteller sind untereinander kompatibel und kommunizieren mit weltweiter Netzabdeckung.

Flächendeckendes IoT-Netz in den Niederlanden

Branchengrößen wie etwa Nokia, Huawei oder die Deutsche Telekom unterstützen das neue Netz. Letztere hat dabei an der Standardisierung mitgewirkt und die Entwicklung der Narrowband-IoT-Technologie vorangetrieben; zudem arbeitet man auch am Netzausbau. „In den Niederlanden haben wir bereits den Roll-out abgeschlossen, das Land verfügt nun flächendeckend über ein NB-IoT-Netz. Auch der Ausbau in Deutschland macht Fortschritte“, sagt Rickmann. „Um neben dem neuen Netz auch die passenden Produkte anbieten zu können, arbeiten wir außerdem mit unserem Inkubator Hub:raum an mehreren agilen Projekten und unterstützen Start-ups bei der Entwicklung von NB-IoT-Lösungen“.

Bildquelle: Thinkstock/iStock

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