NB-IoT - NarrowBand-IoT (LTE-Cat-NB1)

NarrowBand-IoT ist eine Spezifikation der 3GPP und wird auch unter dem Namen LTE-Cat-NB1 geführt. Die Mobilfunknetzbetreiber sollen damit ihre Mobilfunknetze für das Internet der Dinge (Internet of Things, IoT) nutzbar machen.

Eine der Anforderung für ein IoT-Funknetzwerk ist eine sehr gute Netzabdeckung. Sowohl Indoor als auch Outdoor. Mit GSM existiert eine solche Mobilfunktechnik, die praktisch immer und überall verfügbar ist. Allerdings befinden sich viele IoT-Devices an Standorten, die von Funksignalen nur schwer erreicht werden können. Beispielsweise in Kellerräumen und hinter Stahlbetonwänden und -decken. Die üblichen Mobilfunksignale von GSM, UMTS und LTE kommen da nur schwer durch. Reichweite und Qualität der Signalpegel sind einfach zu niedrig. Außerdem ist GSM nicht zukunftsfähig.

Reichweite und Signalpegel verbessern

Um die Reichweite und die Signalpegel zu verbessern, existieren die Spezifikationen Narrowband-IoT (NB-IoT) und enhanced Machine-type Communication (eMTC), mit denen man ein Mobilfunknetz zu einem IoT-Funknetzwerk aufrüsten kann. Beide Spezifikationen reduzieren die Komplexität des Funkmoduls, in dem die maximale Datenrate empfangs- und sendeseitig begrenzt ist.

  • eMTC liefert über einen 1,08 MHz breiten Träger (6 Kanäle mit je 180 kHz Breite) maximal 1 MBit/s.
  • NB-IoT erreicht über einen 180 kHz breiten Träger etwa 250 kBit/s.

Beide LTE-Erweiterungen eignet sich also nur für schmalbandige Anwendungen.

Der Vorteil von NB-IoT ist, es passt mit seinen 180 kHz breiten Kanälen in die vorgegebene GSM-Spektrumsaufteilung. Deshalb kann man NB-IoT beispielsweise schrittweise dort einführen, wo GSM weniger benötigt wird.
Desweiteren passt NB-IoT in die Schutzabstandslücken zwischen LTE-Bändern (Guard-Band). Die reguläre Nutzung eines LTE-Trägers (Inband) ist ebenso möglich.
NB-IoT ist zudem auf eine geringe Leistungsaufnahme optimiert, sodass einige Anwendungen mehrere Jahre lang mit einer Knopfzelle auskommen könnten.

Um die Reichweite und die Signalpegel zu verbessern, arbeitet NB-IoT mit einer robusteren Modulation (z. B. QPSK) und erhöht die Redundanz der übertragenden Daten. Eine Nachricht besteht dann aus vielen Einzelübertragungen, die rechnerisch einem mehrfach besseren Funksignal entsprechen (um 20 dB höhere Signalstärke). Dabei nimmt die Versorgungsfläche etwa um den Faktor 12 zu. Das heißt, die Reichweite ist einfach viel höher und die Funksignale kommen auch da noch hin, wo man kein GSM mehr empfangen kann.

NarrowBand-IoT in Deutschland

In Deutschland gibt es bereits Feldversuche in den Bereichen Smart Metering, Smart Parking und Asset Tracking. Die erstmalig kommerzielle Nutzung ist für das zweite Quartal 2017 vorgesehen.

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