NB-IoT-Netze

Ganz schön schmalbandig

Im Interview erklärt Peter Gaspar, Solution Architect beim österreichisch Netzanbieter A1 Digital, wie Narrowband-Technologie zum Wegbereiter der Smart City werden könnte.

Peter Gaspar, Solution Architect, A1 Digital

Peter Gaspar, Solution Architect, A1 Digital

ITD: Welches sind netzwerkseitig die größten Herausforderungen, die das IoT stellt?
Peter Gaspar:
Bei der Vernetzung von IoT-Geräten stoßen oft mehrere Anforderungen aneinander. Zum Beispiel interne Netzsicherheitsregeln mit der Anforderung, IoT-Geräte mit einer Cloud zu verbinden. In anderen Fällen ist es erforderlich, die Geräte mit Batterie zu versorgen und gleichzeitig lange Lebenszeiten zu erreichen. Wenn dazu noch eine Funkverbindung an funktechnisch schwierigen Standorten notwendig wird, wird die Lösung zu einer richtigen Herausforderung.

ITD: Wie unterscheidet sich NB-IoT von anderen LP-WANs (z.B. von LoRaWAN)?
Gaspar:
Diese Technologien erfüllen ähnliche Anforderungen der Anwendungen (Energieeffizienz, gute Ausbreitung, kleine Datenmengen). Der Hauptunterschied ist in der Berechenbarkeit. NB-IoT arbeitet in einem lizenzierten Spektrum. Gleichzeitig ist bei NB-IoT die Basisstation für die Netzkapazität und Priorisierung verantwortlich. Das heißt, dass bei NB-IoT die Störungen und Kollisionen absolut minimiert werden. Damit ist die Datenübertragung viel verlässlicher als bei anderen Technologien.

Weiter bietet die NB-IoT-Technologie die Möglichkeit, Lösungen für den weltweiten Einsatz vorzubereiten, da die Technologie durch 3GPP standardisiert und durch GSMA unterstützt wird. Das heißt, dass alle Mobilfunkbetreiber weltweit mit den gleichen Standards arbeiten und untereinander gleichzeitig die existierenden Roaming Verträge und Netzverbindungen für NB-IoT erweitern. Funkmodule, die NB-IoT mit LTE-M und 2G auf einem Chip kombinieren, erlauben noch mehr Länder mit der Lösung abzudecken. 

ITD: Weshalb eignet sich gerade NB-IoT so besonders für IoT-Anwendungen?
Gaspar:
Die Technologie bietet eine sehr energieeffiziente Datenübertragung und gleichzeitig robuste Mechanismen, die die Übertragung auch beim schwachen Signal möglich machen. Deshalb ist NB-IoT besonders für die IoT-Anwendungen geeignet, die Batterien für Stromversorgung nutzen oder in funktechnisch schwierigen Standorten (Keller, Aufzugschacht usw.) eingesetzt werden.

ITD: Können Sie einige Beispiele für Einsatzbereiche der Technologie nennen?
Gaspar:
Die typischen Beispiele sind Lösungen, die keine fixe Netzanbindung haben können, batteriebetrieben arbeiten und kleine Datenmengen übertragen. Rauchmelder, Wasserzähler, Wetterstationen aber auch Tracker oder Smart Buttons. Auch viele Anwendungen im Bereich Smart City, wie Parksensoren, Luftgütesensoren oder Smart Bikes sind mit NB-IoT möglich.

ITD: Welche Vorteile bietet NB-IoT gegenüber nicht-lizensierten Netzwerken?
Gaspar:
Wie oben schon erwähnt, liegt der Hauptunterschied in der Berechenbarkeit. Die Kapazität und Priorität der Übertragung wird bei NB-IoT von der Basisstation bestimmt und deshalb ist das Netz immer unter voller Kontrolle vom Funkbetreiber. Es kann zu keinen nicht vorgesehenen Störungen oder Überlastungen kommen. Bei nicht-lizenzierten Technologien wird die Kapazität von mehreren Betreibern und Nutzern geteilt und damit können die einzelnen Betreiber die Kapazität selbst nicht garantieren. Zudem wird das nicht-lizenzierte Spektrum auch von anderen Anwendungen, die nicht nach den LP-WAN Standards arbeiten, genutzt und in manchen Gebiet jetzt schon über die Kapazität ausgelastet.

ITD: Welche Vorteile gegenüber GSM, UMTS oder LTE?
Gaspar:
Es ist zuerst wichtig zu sagen, dass die NB-IoT Technologie auf LTE basiert und als Technologie auch von 5G Standards weiter gepflegt wird. Das ist der Vorteil gegenüber GSM und UMTS, die sich schon bei manchen Betreibern in der Abbau-Phase befinden. Also ist NB-IoT eine zukunftssichere Alternative. Gegenüber LTE bietet NB-IoT die schon erwähnten Vorteile – Energieeffizienz, bessere Signaldurchdringung, als auch viel günstigere Funkmodule für die IoT Geräte. All dies ist dank der vereinfachten und robusterer Funktechnologie, die NB-IoT nutzt und die speziell für IoT-Anwendungen entwickelt wurde, möglich.

ITD: Einige Experten denken, NB-IoT stelle eine Art „Übergangslösung“ dar, bis 5G-Alternativen bestehen. Wie bewerten Sie diese Einschätzung?
Gaspar:
Die NB-IoT Technologie wird auch in den 5G Standards weiterverwendet. Koexistenz mit anderen 5G Technologien (wie erweiterte Bandbreite oder kritische Kommunikation) wurde von der 3GPP zugesichert. Damit sind die Investitionen der Betreiber und der Nutzer in NB-IoT auch gesichert.

ITD: IoT-Umgebungen sind sehr sicherheitskritisch. Wie können NB-IoT-Netze vor Hackern und Manipulationen geschützt werden?
Gaspar:
NB-IoT, wie auch andere 3GPP basierende Funktechnologien, bieten eingebaute Sicherheitsmechanismen. SIM-Authentizierung und Funk-Verschlüsselung sind automatisch für alle Geräte erforderlich. Da aber die Technologie sehr schmalbandig ist, kann eine Verbindungsüberlastung sehr einfach verursacht werden. Deshalb ist es wichtig, dass keine unerwünschte Kommunikation vom Internet (oder anderen Quellen) zu den Geräten möglich ist. Das kann durch einen Filter oder eine Betreiberfirewall gewährleisten werden. Hauptsächlich kommt es aber bei der Sicherheit auf die Applikation und die Gerätehardware an. Das ist wichtig - unabhängig von der Netztechnologie.

Bildquelle: A1 Digital

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