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Narrowband-IoT: Internet of Things Narrowband-IoT ist die neue standardisierte Technologie fr Ihre IoT- Projekte

Vodafone

Power to you

Zusammenfassung Mit diesem Whitepaper bekommen Sie einen berblick ber Narrowband-IoT (NB-IoT).

Diese Kommunikationstechnologie ist die Grundlage fr das Maschinen-Netz der Zukunft.

Industrielle Qualitt ist der zentrale Bestandteil von NB-IoT. Sie macht IoT massentauglich

und erweitert die Mglichkeiten des Internet of Things.

Was ist NB-IoT?

Narrowband IoT ist eine Technologie, die das Internet of Things (IoT) verndern wird. Sie basiert auf Low Power

Wide Area (LPWA), einer drahtlosen Kommunikationstechnologie, die bestimmte Anforderungen voraussetzt:

geringer Energieverbrauch der Gerte, bertragung kleinerer Datenmengen auf lngeren Distanzen sogar unter der

Erde, und optimale Stabilitt und Zuverlssigkeit bei der IoT-Kommunikation. Zur Erfllung dieser LPWA-

Anforderungen wurde eine Reihe verschiedener Technologien entwickelt, unter anderem auch NB-IoT. Somit ist NB-

IoT eine 3GPP-standardisierte Kommunikationstechnologie, die Merkmale von LPWA erfllt. Dieser neue 3GPP-

Standard bietet die Mglichkeit, Dinge zu verbinden, die zuvor nicht verbunden werden konnten. Sie bietet

bestmgliche Sicherheit bei der Daten-bertragung durch Ende-zu-Ende-Verschlsselung. Das lizensierte Spektrum

garantiert eine qualitativ hochwertige bertragung der Daten. Wir sind berzeugt, dass vor allem NB-IoT den

massentauglichen Einsatz von IoT ermglichen wird.

LPWA-Technologien haben folgende Merkmale:

Ausgezeichnete Gebude-

Durchdringung mit einer besseren

Netzabdeckung um 20dB.

Hohe Energieeffizienz durch

geringen Energieverbrauch. Eine

Batterieladung luft ber 10 Jahre.

Massive Skalierbarkeit, denn

Millionen Gerte knnen in nur

einem System vernetzen werden.

Modul und Hardwarekosten

sinken auf unter 10$.

Geringe Bandbreite, da ein Gert

wenige Bytes/Tag bermittelt.

Mehr zu LPWA, NB-IoT und Konkurrenztechnologien finden Sie auf Seite 4.

Narrowband-IoT 2

2017

http://www.3gpp.org/news-events/3gpp-news/1785-nb_iot_complete

Zusammenfassung

Das IoT entwickelt sich rasant weiter. Es erfordert hohe Effizienz und flexible

Skalierbarkeit der Kommunikation. NB-IoT erfllt beide Anforderungen: hervorragende

Reichweite, eine hohe Durchdringung und eine lange Batterielebensdauer zum niedrigen

Preis.

1 Technologie in Industriequalitt

Netzabdeckung berall: NB-IoT bietet eine gute

Netzabdeckung in schwierigen Umgebungen, die fr

LPWA-Anwendungsflle prdestiniert sind. Wie bei 3G

und 4G werden lizenzierte Frequenzbnder genutzt.

NB-IoT wird so kaum durch Strungen beeintrchtigt.

Schnellerer Datendurchsatz ohne

Nutzungsbeschrnkungen: Fr NB-IoT gibt es keine

rechtlichen Einschrnkungen, z.B. wie oft jedes Gert

Daten bertragen (Duty Cycle) muss. Und es muss auch

nicht zwangslufig pausieren. Das schont den

Energieverbrauch und erleichtert die

Planungssicherheit fr die Zukunft.

Flexible Energieverwaltung fr eine

Betriebsdauer von mehr als 10 Jahren: Trotz der

hohen Netzabdeckung und starken Leistung bietet

NB-IoT eine vergleichbare Batterielaufzeit zu anderen

LPWA-Technologien. Das liegt u.a. an den innovativen

Stromsparmodi. Sie bertragen die Daten (Chatter)

bers Netz besonders effizient.

Einfache Designs fr Kosteneffizienz: NB-IoT ist auf

die Minimierung der Hardware-Kosten ausgelegt. Dies

gilt sowohl fr die Kosten der Chips als auch fr die

Kosten der Antennen und Sensoren. Die Kosten sinken

laut ersten Prognose auf unter 2 $ in den nchsten

Jahren.

Weitere Infos, finden Sie auf Seite 6.

2 Anwendung in der Praxis

Fr Netzbetreiber schnell und flexibel

bereitzustellen: NB-IoT kann ber

Softwareupgrades innerhalb des bestehenden

LTE-Netzes aktiviert werden. Somit ist es nicht

ntig, ein neues Netz aufzubauen.

Breite Marktuntersttzung als offener 3GPP-

Standard: NB-IoT ist ein offener Standard. Er wird von

vielen Netzbetreibern und Hardware-Herstellern

untersttzt. NB-IoT ist stark skalierbar und auf dem

Weg, sich langfristig weltweit durchzusetzen.

Einfache Integration in herkmmliche

kosysteme der Mobilfunktechnik: In vielerlei

Hinsicht verhlt sich NB-IoT wie LTE und ist fr

Netzwerktechniker, Anwendungs- und

Hardwareentwickler eine vertraute Technologie.

Weitere Infos, finden Sie auf Seite 10.

3 Sicher und verfgbar

LPWA-Sicherheit: Selbst die einfachsten vernetzten

Gerte knnen Unterbrechungen in den

Geschftsprozessen verursachen, wenn es zu

Strungen in ihrer Kommunikation kommt. Sicherheit

ist entscheidend.

Andere proprietre1 LPWA-Technologien bieten

keine ausreichende Sicherheit: Whrend der

Datenverkehr bei LoRa verschlsselt wird, erfolgt bei

Sigfox keine Verschlsselung. Beide Technologien sind

dennoch anflliger fr die der Unterdrckung der

Kommunikation durch Funkstrungen (Jamming).

NB-IoT basiert auf der Authentifizierung und

Verschlsselung von LTE: NB-IoT authentifiziert Netz

und Gert gegenseitig. Und es verschlsselt den

Datenverkehr zwischen dem Gert und dem Kernnetz.

Die sichere und verschlsselte Datenbertragung der

Gerte findet mittels Anmeldung im Funknetz mit

individueller Gerteidentitt statt.

Weitere Infos, finden Sie auf Seite 14.

1 Basiert auf nicht ffentlichen Standards

Narrowband-IoT 3

2017

Str

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Warum LPWA-Technologien eine

wichtige Rolle spielen

Groe IoT-Projekte haben spezifische Konnektivittsanforderungen

Die richtige Konnektivitt kann entscheidend sein fr den Erfolg oder Misserfolg Ihres IoT-Projekts. Wir sind berzeugt, dass

NB-IoT die richtige Wahl fr die meisten LPWA-IoT-Anwendungsflle ist, da der Groteil aller IoT-Anwendungen die

gleichen grundlegenden Anforderungen an die Konnektivitt aufweisen. Ob intelligente Wasserzhler, vernetzte

Landwirtschaft, intelligente Stdte oder smarte Logistiksysteme. All diese verbundenen Gerte bentigen

folgende Eigenschaften:

Lange Laufzeiten im Einsatzgebiet:

Bodenzustands-berwachungsgerte in der

Przisionslandwirtschaft werden oft ohne Zugang

zum Strom eingesetzt. Dies erfordert eine gleich

lange Betriebslebensdauer fr Batterien und Gerte.

Das kann ein Jahrzehnt oder sogar noch lnger sein.

Tiefe Netzabdeckung: Gerte, wie Wasser- und

Gaszhler, werden unter Umstnden in lndlichen

Gebieten eingesetzt z.B. unter Kanaldeckeln oder in

Gebudekellern. Die Netzverbindung muss eine starke

Durchdringung und eine groe Reichweite aufweisen.

Skalierbarkeit zu geringen Kosten: Rauch- und

Feuermelder oder intelligente Mlleimer werden in

Massen eingesetzt. Gerte- und Verbindungskosten

mssen niedrig sein. Die Netze mssen eine hohe

Gertedichte untersttzen und gleichzeitig QoS (Quality

of Service) garantieren.

Geringe Bandbreite: Einige Gerte senden wenige

Bytes pro Tag, z.B. bermitteln intelligente

Parksensoren nur dann ein Ping-Signal ans Netz,

wenn ein Parkplatz frei wird. Hier mssen keine

Sprach- oder Duplex-Datenbertragungen untersttzt

werden.

Kein konventioneller Kommunikationsstandard erfllt diese

Kriterien. Drahtgebundene Verbindungen sind ideal fr IoT-

Bereitstellungen in Gebuden und Bros. Sie kommen aber

fr Gerte im Feldeinsatz nicht in Frage, weil es keine Kabel

oder keinen Strom gibt. Einige drahtlose Technologien, z.B.

WLAN, Bluetooth oder Zigbee, haben nicht die notwendige

Reichweite fr umfangreiche Bereitstellungen. Andere

Technologien, z.B. 3G und 4G, haben zwar eine Reichweite

von mehreren Kilometern, sind aber auf einen hohen

Datendurchsatz ausgelegt. Dadurch sind sie teuer und

brauchen viel Energie. Ein typisches 4G-IoT-Modul kostet ca.

40 $ - Es hat eine Batterielaufzeit von weniger als einem Jahr.

Fr eine Anwendung, z.B. einen intelligenten Parksensor, ist

es nicht geeignet.

Machina Research hat festgestellt,

dass es mit Stand Juni 2016 ber 40

Millionen aktive LPWA-Endpunkte gab.

Und sagt voraus, dass LPWA-

Technologien 2024 ber die Hlfte alle

drahtlosen IoT-Verbindungen

ausmachen werden.

Was ist LPWA?

Fr die oben beschriebenen Anwendungen wird eine

drahtlose Technologie mit geringem Energiebedarf,

geringen Kosten und groer Reichweite bentigt. Dies ist

einer der Grnde fr die Entwicklung von LPWA (Low-Power

Wide-Area). LPWA unterliegt keiner genauen Definition.

Nach einer Faustregel soll ein LPWA-Gert eine Lebensdauer

von 10 Jahren im Feldeinsatz gewhrleisten und eine

Verbindung von bis zu 10 km zur Basisstation herstellen

knnen. Auerdem soll das Modul unter 10 $ kosten und

weniger als 10 Byte pro Stunde bertragen. Jede Funkzelle

bzw. Basisstation sollte ber 10.000 Gerte untersttzen

knnen.

WLANs

Wi-Fi

HiperLAN

Drahtlos mit

kurzer

Reichweite

Bluetooth IEEE

802.15.4

ZigBee

Z-Wave

Mobilfunk

2G, 3G, 4G

Low Power Wide Area (LPWA)

10 m 100 m 1 km 10 km

Reichweite

Narrowband-IoT