narrowband-iot: internet of things - .narrowband-iot: internet of things narrowband-iot ist die neue
Post on 06-Jun-2018
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Narrowband-IoT: Internet of Things Narrowband-IoT ist die neue standardisierte Technologie fr Ihre IoT- Projekte
Vodafone
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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
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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
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