In den letzten zwei Jahren meldeten zahlreiche Mobilfunknetzbetreiber (MNO) signifikante Fortschritte beim Rollout ihrer NB (narrow band) IoT (Internet of Things) Netze. Einige europäische Netzbetreiber bieten bereits landesweite NB Konnektivität an. Darüber hinaus gibt es bereits erste internationale Roaming-Vereinbarungen, die es Kunden ermöglichen, diesen Service nicht nur im Heimatland, sondern auch im Ausland in Anspruch zu nehmen.

Das Ziel der NB-Initiative besteht darin, ein ressourcen- und kosteneffizientes Mobilfunknetz für die Datenübertragung der IoT Anwendungen zu schaffen. Bis 2022 wird die Anzahl der weltweit installierten NB IoT-Geräte voraussichtlich die 2 Milliarden-Grenze übersteigen. Bis dahin wird die prognostizierte Wachstumsrate bei 35-40 Prozent liegen.

Narrow Band IoT auf einen Blick

NB IoT ist ein neuer Mobilfunkstandard für Low-Power Wide Area (LPWA) Managed M2M (Machine to Machine) Netzwerke. Laut Analysten1 wird NB IoT bis 2021 von 45 der weltweit größten MNOs verwendet werden. Die Entwicklung solcher Mobilfunkstandards wurde durch das „3rd Generation Partnership Project (3GPP)“ vorangetrieben.

Die Vorteile von NB IoT

Im Vergleich zu bisher mobilen 4G/LTE-Konnektivitäts-Technologien bietet NB IoT mehrere Vorteile.

  • Vergleich ausgewählter IoT-Konnektivitätstechnologien
  LoRa Sigfox NB-IoT
Leistungsübertragungsbilanz 160 dB 157 dB 164 dB
Technologie Proprietär Proprietär Offener Standard
Lizenziertes Funkspektrum Nein Nein Ja
Bandbreite Download 50 kbps 0,6 kbps 250 kbps
Bandbreite Upload 50 kbps 0,1 kbps 230 kbps
Erwartete Modulkosten in USD (Langzeitprognose) < 7 < 3 < 5
Maximale Lebensdauererwartung der Batterie Bis zu 10 Jahren Bis zu 10 Jahren Bis zu 10 Jahren
  • Verbesserte Durchdringung in Gebäuden

Im Vergleich zu GSM, ist NB IoT wesentlich besser für die Durchdringung von Industriegebäuden (z. B. Lager, Untergeschosse) geeignet.

  • Geringer Energieverbrauch

Die Hardwarehersteller bieten NB IoT-Module an, die bis zu 10 Jahre mit einer Knopfzellen- Batterie arbeiten können. Das gilt allerdings nur dann, wenn die gesendete Datenmenge begrenzt ist, die Kommunikation nur gelegentlich stattfindet und die Mobilfunk-Signalstärke zufriedenstellend ist. Im Falle einer vermehrten Kommunikation (und/oder ein höheres Datenvolumen), ist die Lebensdauer der Batterie deutlich kürzer.
 

Max. Erwartung der Akkulaufzeit für die Datenübertragung (BearingPoint Messungen - Beispiel)
Einmal pro Woche 12,7 Jahre
Einmal pro Tag 4,2 Jahre
Einmal pro Stunde 82,1 Jahre
Einmal pro Minute 1,4 Jahre
  • Kosteneffizienz

Zwei Aspekte sind bezüglich der niedrigen Kosten der NB IoT-Technologie erwähnenswert:  Erstens werden die Kommunikationsmodule (oft in Kombination mit Sensoren) von Herstellern für ca. 10 Euro angeboten. Dieser Preis wird in Zukunft voraussichtlich sinken. Zweitens bieten VMNOs multi-Standard IoT-Datentarife für 10 Euro, mit der Laufdauer von 10 Jahren2, an.

  • Mobilität

Während einige Industriekunden und Logistikdienstleister den Aufbau eigener privater Mobilfunknetze (z. B. mit Hilfe von LTE-, LoRa- oder SigFox-Technologien) zur Abdeckung von Fabriken und Lagerstandorten in Betracht ziehen, kann NB IoT auch in Anwendungsbereichen eingesetzt werden, in denen Kommunikationsmodule zwischen verschiedenen Standorten bewegt werden müssen.

  • Hohe Netzwerkkapazität

Der NB IoT Standard ermöglicht die Inbetriebnahme von über 100.000 mobilen Geräten pro Einzelzelle.

  • Netzwerk mit garantierten SLAs

MNOs sollten das bestehenden lizenzierten Frequenzspektrums als Voraussetzung nutzen, um einen höheren QoS (Quality of Service) zu erreichen.

Einschränkungen

NB IoT wurde als reine Datenübertragungstechnologie für stationäre oder dynamische Geräte entwickelt. NB IoT ermöglicht keinen nahtlosen „hand-over“ zwischen den Zellen im Mobilfunknetz und unterstützt keine Anwendungen, die eine geringe Latenz erfordern - z. B. Sprachübertragungen.

NB IoT Beispielanwendungen

Es gibt bereits zahlreiche, praktische Anwendungen für NB IoT, wie:

  • Monitoring von Assets (inkl. Container, Fahrzeuge, Tiere, Gepäck)
  • Smart Metering (Energieverbrauch)
  • Erfassung und Übermittlung von Sensordaten (z. B. Temperatur, Luftfeuchtigkeit, Vibration)

Wie kann BearingPoint Ihnen helfen, mit NB IoT fortzufahren?

BearingPoint arbeitet mit (virtuellen)-Netzbetreibern, Hardwareherstellern (Vorbereitung maßgeschneiderter kombinierter Sensor/NB-IoT-Lösungen) und Industriekunden an der Verbreitung der NB-IoT-Technologie zusammen. Die zunehmende Verfügbarkeit von NB-Netzen und die Einführung von Roaming-Vereinbarungen ermöglichen den Einsatz von NB-basierten Anwendungen. Die erwartete Kostensenkung wird die Vielfalt, der in Zukunft implementierten Anwendungsfälle (z. B. Wearables), erhöhen. Anwendungsfälle, die aus kommerzieller Sicht heute noch nicht möglich sind, werden schon in naher Zukunft Realität sein.

Das Framework von BearingPoint ermöglicht eine einfache Integration und Management von sowohl schmal- als auch breitbandig verbundenen Geräte mit einem gemeinsamen Dashboard-System. Eine solche Integration ist die Voraussetzung für neuartige Geschäftsmodelle, wie z.B. die Abrechnung des Energieverbrauchs (Wohnungsheizung) in Abhängigkeit von den Witterungsbedingungen (Wind, Temperatur), der eingesetzten Energiequelle (Sonnenenergie an einem sonnigen Tag), die Dauer der Nutzungszeiten der Räume usw. Bei Bedarf stellt BearingPoint zusätzlich eine Data-Analytics-Lösung zur Verfügung.

Abkürzungen

  • IoT - Internet der Dinge
  • LoRa - Langstrecken-Weitverkehrsnetz
  • LTE - Long Term Evolution (Standard für die mobile Kommunikation)
  • M2M - Maschine zu Maschine
  • MNO - Mobilfunkbetreiber
  • NB - Narrow Band

1Gartner ID: G00345418 "Emerging Technology Analysis: NB-IoT", Dec.2017, gartner.com
21nce.com - seen in Nov 2018 (plan includes multi-punch SIM, and 500 MB data consumption)

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  • Markus Laqua
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