5 frische Fakten zu NB-IoT

Ob in der Smart City, der Industrie 4.0 oder der Logistik: Der Mobilfunkstandard NarrowBand IoT (NB-IoT) hat in kurzer Zeit bereits viele Bereiche des privaten, öffentlichen und wirtschaftlichen Lebens erobert – und wird immer relevanter. Wir werfen einen Blick auf einige interessante Infos rund um die Technologie.

Riesige Datenpakete mit möglichst geringer Latenz zu übertragen – das ist für viele Anwendungen im Internet of Things (IoT) gar nicht erforderlich. Sie benötigen zum Beispiel eher einen geringen Energieverbrauch, damit Anwender die Batterien in IoT-Geräten möglichst selten wechseln müssen. Oder eine hohe Durchdringung von Gebäuden, damit auch das smarte Wassermessgerät im Keller, wo es keine Verbindung zum regulären Mobilfunknetz gibt, trotzdem Daten in die Cloud übermitteln kann. Diese und weitere Vorteile bietet der Mobilfunkstandard NarrowBand IoT (NB-IoT). Damit ist diese LPWA-Technologie (Low Power, Wide Area) zu einem populären Standard in der IoT-Welt geworden und hilft, die Digitalisierung von Unternehmen, Kommunen und Gebäuden weiter voranzutreiben. Was NB-IoT sonst noch besonders macht? Diese Frage beantworten wir anhand von fünf Fakten.

Der globale Markt für NarrowBand IoT – sowohl in Bezug auf Hardware als auch auf die entsprechenden Netzwerk-Services – wächst rasant. Die Analysten von Valuates gehen davon aus, dass das Volumen im Jahr 2026 mehr als 3 Milliarden US-Dollar betragen wird – 2019 waren es noch weniger als 1 Milliarde. Der am stärksten wachsende Anwendungsbereich für NB-IoT ist laut Valuates das Tracking von Gütern und Waren. IoT-Tracker übermitteln dabei ihre Position in die Cloud; Unternehmen – nicht nur in der Logistik – können jederzeit sehen, wo sich bestellte Rohstoffe oder verschickte Produkte befinden. In Verbindung mit anderen Technologien wie WLAN und Mobilfunk (4G/5G) bietet NB-IoT somit die Möglichkeit, volle Transparenz entlang der gesamten Wertschöpfungskette zu erreichen. Auf ähnliche Weise können zum Beispiel Bauunternehmen, die ihre Maschinen und Werkzeuge mit Trackern ausstatten, Zeit und Geld sparen: Bauarbeiter und Poliere kennen die Standorte aller Geräte auf den Baustellen und müssen sie nicht lange suchen. Die Firmen haben derweil einen optimalen Überblick über den Bestand und schaffen keine unnötigen mehr Güter an.

Spätestens die Coronapandemie hat gezeigt, wie wichtig regelmäßiges Lüften für die Gesundheit sein kann. Doch wann ist es Zeit, die Fenster zu öffnen? Je nachdem, wie groß der Raum ist und wie viele Personen zugegen sind, fällt die Antwort unterschiedlich aus. Digitale Lösungen sorgen mit einer Kombination aus NarrowBand IoT und smarten Systemen für Gewissheit: Sensoren im Gebäude messen Werte wie CO2-Gehalt der Luft, Temperatur und Luftfeuchtigkeit und übertragen die Daten in die Cloud. Die angeschlossene Software-Plattform visualisiert die Informationen nicht nur, sie kann beim Überschreiten festgelegter Grenzwerte auch Gebäudemanager und Menschen im Raum informieren. So macht NB-IoT einfache Gebäude zu Smart Buildings.

Mit genau 50.000 Plätzen zählt das Rheinenergiestadion in Köln zu den elf größten Fußballstadien in Deutschland. Doch selbst wenn sich auf jedem Platz ein NB-IoT-Sensor befände, würde eine einzelne Funkzelle ausreichen, um alle von ihnen an das IoT-Netz anzubinden. Vorausgesetzt natürlich, nicht alle Geräte funken im exakt selben Moment.

Um noch ein praxisnahes Beispiel zu nennen: Eine große Smart City, in der Zehntausende Smart Meter, Ampeln, Laternen und digitale Parkuhren mit NB-IoT-Technologie ausgestattet sind, ließe sich mit relativ wenigen Funkzellen effizient vernetzen. Verglichen mit GSM ist die Zahl der Verbindungen pro Zelle bei NB-IoT fast 100-mal größer.

Für das IoT der Zukunft ist die effiziente Netztechnik von NarrowBand IoT ein entscheidender Faktor. Denn mit dem Markt wächst auch die Zahl der IoT-Geräte und damit der Grad der Vernetzung. IoT Analytics schätzt, dass es 2025 weltweit mehr als 30 Milliarden Verbindungen geben wird – im privaten sowie im Industrial Internet of Things (IIoT), das Produktionsmaschinen, Lager, Geräte und Fahrzeuge entlang der Supply Chain vernetzt. Allein in der Logistik 4.0 sorgen schon heute unzählige Sensoren und Tracker dafür, dass Zustand und Standorte von Produkten allen Beteiligten jederzeit bekannt sind.

Genau wie Sigfox, LoRaWAN und LTE-M zählt NB-IoT zu den Low-Power-Wide-Area-Technologien. Ein wichtiges Unterscheidungsmerkmal: Während LoRaWAN und Sigfox unlizenzierte Frequenzen verwenden, nutzen LTE-M und NB-IoT das lizenzierte Frequenzspektrum. Zwar fallen bei der Nutzung lizenzierter Frequenzen Gebühren an. Allerdings zahlen sich diese Kosten bei zahlreichen IoT-Anwendungen aus. Denn da lizenzfreie Frequenzbänder nahezu uneingeschränkt zugänglich sind, kann es bei hoher Verbindungsdichte leicht zu Störungen kommen. Produzierenden Unternehmen in der Industrie, die das Internet of Things nutzen, um etwa mehr Automatisierung zu ermöglichen, können Ausfälle des Netzes teuer zu stehen kommen. Schlimmstenfalls gefährden Störungen auch die Sicherheit von Mitarbeitenden, wenn zum Beispiel Maschinen kritische Defekte nicht melden oder Alarmsysteme keine Notrufe absetzen können.

Solche Probleme gibt es mit NarrowBand IoT nicht, da die Frequenzbänder für definierte Anwendungen reserviert sind. Auch die rechtliche Einschränkung, dass ein Gerät im unlizenzierten Spektrum jeweils nur während eines Prozents der Zeit funken darf (Duty Cycle), spielt keine Rolle: Stattdessen können Anbieter von NB-IoT verlässliche Service Level Agreements umsetzen und für performante, zuverlässige Verbindungen sorgen.

Energieeffizienz ist einer der großen Vorteile von NarrowBand IoT. Um diese Stärke auszuspielen, verfügt die Technologie grundsätzlich über zwei Energiesparmodi:

• eDRX (extended Discontinuous Reception): Dieses intelligente Feature schaltet die Empfangsfunktion des Funkmoduls regelmäßig für kurze Zeit ab – je nach Einstellung für Bruchteile einer Sekunde oder länger. Das spart einerseits Energie, andererseits ist die Erreichbarkeit des IoT-Gerätes kaum eingeschränkt, da die „Schlafphasen“ hier extrem kurz sind.
• Power Saving Mode (PSM): Vergleichbar mit dem Standby-Modus vieler elektronischer Geräte, versetzt PSM das NB-IoT-Modul in regelmäßigen Abständen in einen Schlafmodus. Die Intervalle lassen sich dabei vorab festlegen. Während dieser Zeit kann der Empfänger nicht mit dem IoT-Device kommunizieren, Downlink ist also nicht möglich. Sollte es auf Senderseite jedoch zu einer wichtigen Statusveränderung kommen, kann sich das Modul aktivieren und die entsprechenden Daten an das Netzwerk übermitteln. Ein Vorteil des Power Saving Mode: Er beendet die Session zwischen Sender und Empfänger nicht, weshalb die Neuverbindung des Funkmoduls nach der Schlafphase keine zusätzliche Energie verbraucht – anders als beispielsweise bei Handys.

Je nach Anwendungsfall ermöglicht NarrowBand IoT eine Batterielaufzeit von bis zu zehn Jahren. Das ist unter anderem im Bereich der intelligenten Gebäudetechnik von Bedeutung: Schließlich können etwa Energiedienstleister kaum ihre Effizienz mit smarten Zählern steigern, wenn ihre Angestellten ständig damit beschäftigt sind, deren Batterien auszutauschen.