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Für die Vernetzung von Sensoren im Internet der Dinge bietet die standardisierte Funktechnologie Narrowband-IoT eine praktische Alternative zu Mobilfunknetzen. Besonders vorteilhaft: niedriger Energiebedarf und hohe Gebäudedurchdringung. Das zeigen auch erste Anwendungen im neuen Narrowband-IoT-Netz der Deutschen Telekom.

Mit der wachsenden Zahl von Anwendungen im Internet der Dinge (IoT) steigt auch der Bedarf an Übertragungswegen und -techniken. Denn längst nicht jedes IoT-Szenario benötigt breitbandigen Mobilfunk via LTE oder 5G, wie es etwa bei der Fernsteuerung von kritischen Maschinen und Anlagen in der M2M-Kommunikation erforderlich ist. In vielen anderen Anwendungsfällen ist der Einsatz von LTE, DSL oder WLAN schlicht unrentabel oder bietet nicht erforderlichen technologischen Grundlagen.

Dies gilt besonders für Sensoren, die in abgelegenen Gegenden und ohne Stromanschluss genutzt werden. Paradebeispiel: Wettersensoren in der Landwirtschaft – sie sind prädestiniert für den Einsatz verbrauchsarmer, batteriebetriebener Narrowband-IoT-Module. Diese kommen bei einem typischen Sendeverhalten in der Regel rund zehn Jahre mit zwei handelsüblichen AA-Batterien aus. Oder Smart Metering: Gas- und Wasserzähler sind nicht an das Stromnetz angeschlossen und meist in Kellern installiert, wo beim Mobilfunkempfang Funklöcher auftreten können. Das NB-IoT-Netz ermöglicht hingegen einen angemessenen Empfang im ganzen Gebäude und schafft so die Voraussetzung, um Verbrauchszähler zuverlässig aus der Ferne auszulesen. 

Standardisierte Funktechnologie 

NB-IoT gehört zum Bereich der Low Power Wide Area Networks (LPWAN) und wurde als Standard von der 3GPP-Kooperation entwickelt, einer weltweiten Kooperation von Standardisierungsgremien für den Mobilfunk. NB-IoT gewährleistet störungsfreien Empfang in Gebäuden und ermöglicht eine kostengünstige und flächendeckende Vernetzung von Geräten mit niedrigem Energiebedarf, bei einer Reichweite von mehr als zehn Kilometern. Die Datenübertragungsrate beträgt bis zu 250 KBit/s, bei einer Bandbreite von 180 kHz. Meist übertragen NB-IoT-Module nur einmal stündlich oder täglich kleinere Datenpakete. 

Die Vorteile von NB-IoT gegenüber anderen LPWAN-Standards wie LoRa (Long Range Wide Area Network): höhere Signalstärke und Skalierbarkeit. NB-IoT ermöglicht eine deutlich größere Zahl von Verbindungen pro Funkzelle und sendet Daten durchweg bidirektional. Auch im Vergleich mit dem Mobilfunkstandard GSM bietet NB-IoT höhere Reichweiten und eine bessere Gebäudedurchdringung. Die Analysten von Strategy Analytics schätzen, dass es in fünf Jahren auf dem gesamten Globus bereits fünf Milliarden LPWAN-Verbindungen geben wird.

Narrowband-Netze für Europa

Die Deutsche Telekom nimmt europaweit Ende-zu-Ende-Netze für Narrowband-IoT-Kommunikation auf 800- und 900-MHz-Frequenzen im Betrieb. Bereits abgeschlossen ist der landesweite Rollout in den Niederlanden. In Österreich, Kroatien, Griechenland, Ungarn, Polen und der Slowakei weitet die Telekom die vorhandene Versorgung mit NB-IoT auf weitere Städte aus. In Deutschland sind eine Reihe von Metropolregionen bereits angebunden – der flächendeckende Ausbau soll bis Ende 2018 abgeschlossen sein. 

NB-IoT im Praxistest

Die Anwendungsmöglichkeiten für NB-IoT sind vielfältig und beschränken sich nicht auf Smart Metering für Gas- und Wasserzähler oder die Überwachung von Wäldern, Feldern und Nutztieren in Forst- und Landwirtschaft. Großen Nutzen verspricht der Einsatz von NB-IoT auch im Container-Tracking und bei der Überwachung von Gastanks in Transport und Logistik sowie von Paletten und Pipelines in der Industrie. Praktische Vorteile erzielen darüber hinaus beispielweise Energiedienstleister, die mit Smart-Building-Lösungen Verbrauchsdaten erheben und verarbeiten – und Autofahrer, die durch Smart-Parking-Lösungen Zeit und Sprit sparen können. 

So wird die Stadtverwaltung in Hamburg mithilfe der NB-IoT-Technologie rund 11.000 öffentliche und private Parkplätze und Parkhäuser digitalisieren, um eine Smart-Parking-Lösung einzurichten. Hierbei kommunizieren Sensoren in den Parkplätzen in Echtzeit über eine App mit den Autofahrern, die so auf kürzestem Weg zum nächst gelegenen freien Platz gelotst werden. Auch in weiteren deutschen Städten steht die Einführung von Smart Parking bevor. Dort sollen die Fahrzeuglenker sogar die Möglichkeit erhalten, Parkplätze für eine bestimmte Uhrzeit vorab zu reservieren. 

IoT-Innovationen weiter fördern

Parallel zum europaweiten Rollout und Netzausbau hat die Telekom das Programm „NB-IoT Prototyping Hub“ aufgelegt. Hier treffen Kunden und Interessenten mit IoT-Entwicklern zusammen und haben die Möglichkeit, NB-IoT-Basisstationen im Live-Betrieb zu nutzen und neue Anwendungen und Sensoren zu testen. Seit ihrer Gründung hat die Initiative bereits mehr als 100 Entwickler mit neuen Lösungen rund um NB-IoT angezogen. Im März 2017 stellte die Telekom anlässlich des „NB-IoT Prototyping Hub Summit“ erste Projekte vor, die auf NB-IoT basieren. Dazu gehörten unter anderem Anwendungen aus den Bereichen Smart Tracking, Smart Building und Abfallmanagement.

Smarte Lösungen aus dem „NB-IoT Prototyping Hub“

Intelligentes Abfallmanagement bewirkt, dass Mülltonnen nicht nach einem festgelegten Zeitplan, sondern nach Bedarf geleert werden. Hierfür rüstet das kroatische Unternehmen EcoMobile in einem gemeinsamen Projekt mit der Telekom Mülltonnen mit Sensoren zur Identifizierung und zur Messung des Füllstands aus. Die Funkmodule im Abfallbehälter liefern nun via NB-IoT dem Empfänger am Heck des Müllwagens Informationen über den jeweiligen Haushalt, den beauftragten Dienst und den aktuellen Füllstand der Behälter. 

Zu einem ganz anderen Zweck nutzt das montenegrinische Start-up Bee & Me Schmalband-IoT. Die Basis seiner Monitoring-Lösung für Bienenvölker bilden eine Messstation, eine IoT-Plattform und eine Software zur Datenanalyse. Die Messstation lässt sich für zehn Bienenstöcke einsetzen und besitzt vier Sensoren, die das Gewicht des Stocks, die Temperatur und Luftfeuchtigkeit der Umgebung sowie die Geräusche der Bienen erfassen. Mithilfe dieser Babyphones für Bienen erfahren Imker, wie es um das Wohlergehen ihrer Tiere bestellt ist. Die Daten werden per NB-IoT an die IoT-Plattform von BeeAnd.me übertragen, auf die per Webanwendung oder App zugegriffen werden kann. 

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