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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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    ch

    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

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