V-Hub by Vodafone BusinessIoTIoT-VernetzungNarrowband IoT – so funktioniert das Maschinennetz
Symbolbild zur Vernetzung einer Stadt via Narrowband-IoT
IoT

Narrowband IoT – so funktioniert das Maschinennetz

Portrait von Dr. Lorenz SteinkeLorenz Steinke
12.01.2021
6 Min.

    Das Internet of Things oder kurz IoT gilt als größtes Wachstumssegment im Mobilfunk. Expert:innen schätzen, dass bis 2025 rund 55 Milliarden Geräte weltweit vernetzt sind. Dabei stellen vernetzte Maschinen und Geräte spezielle Anforderungen ans Mobilfunknetz. Die Technologie des Narrowband IoT (NB-IoT) soll besonders schwierige Anforderungen erfüllen. Schon jetzt funkt dieses Maschinennetz nahezu deutschlandweit.

    Den Aufbau des neuen Maschinennetzes treibt Vodafone in ganz Deutschland mit Hochdruck voran. Es ist bereits in 95 Prozent des Bundesgebietes verfügbar.

    Der großflächige Ausbau ermöglicht dadurch auch Anwendungen, die sich über ganz Deutschland erstrecken. Zum Beispiel in der Logistik: Rohstoffe, Pakete oder Container werden über das Maschinennetz während der gesamten Wertschöpfungskette an allen Standorten vernetzt und überwacht. Vodafone stellt mit der neuen Technologie die Kapazität zur Verfügung, um in Deutschland bis zu vier Milliarden Geräte gleichzeitig zu vernetzen.

    Inhaltsverzeichnis

    Was ist Narrowband IoT?NB-IoT – vielfältige AnwendungsmöglichkeitenWelche Technik liegt dem Schmalband-IoT (Narrowband IoT) zugrunde?Warum Narrowband IoT?

    Was ist Narrowband IoT?

    Narrowband IoT, oder kurz NB-IoT, ist ein Funkstandard speziell für das Internet der Dinge (IoT). Er nutzt bereits vorhandene Mobilfunknetze und erweitert diese um zusätzliche Funktionen speziell für die Kommunikation zwischen Maschinen.
    Sensoren, die über Narrowband IoT funken sind besonders stromsparend. Sie verbrauchen nur dann Strom, wenn wirklich Daten übertragen werden. An- und Abmeldeprozesse der Sensoren vor und nach der Datenübertragung entfallen, weil das Maschinennetz jeden Gegenstand im Gedächtnis behält. Das Netz weiß also immer, in welchen Abständen die Gegenstände welche Informationen übermitteln.
    So erreichen die Akkus der Sensoren Laufzeiten von bis zu zehn Jahren. Das macht eine externe Stromversorgung überflüssig. Narrowband IoT ist damit ideal für Geräte und Maschinen, die nicht an das Stromnetz angeschlossen sind, beispielsweise Warenpaletten oder Sensoren im Außenbereich.
    Nicht zuletzt sind die Stückkosten pro NB-IoT-Vernetzung deutlich geringer, als dies bei einem normalen Mobilfunkanschluss der Fall wäre. So können Sie zahlreiche Sensoren zu Sensornetzwerken zusammenschließen und diese beispielsweise über Ihre Cloud aus der Ferne überwachen.
    Das Bild zeigt eine Hand unter einer symbolischen Wolke

    Flexibel, skalierbar und sicher: Vodafone Cloud- und Hosting-Services

    Sie suchen Cloud-Lösungen, die sich individuell und flexibel entsprechend Ihrer Business-Anforderungen anpassen lassen?

    Bei der Sie bei Bedarf alle Services aus einer Hand erhalten und sich über Performance und Datensicherheit keine Gedanken machen müssen?

    Gerne helfen wir Ihnen bei der Auswahl der passenden Cloud & Hosting Services für Ihr Unternehmen und unterstützen Sie mit Informationen, worauf es anderen Unternehmen bei der Auswahl eines passendens Cloud-Anbieters ankommt. 

    Mehr Informationen zu Cloud & Hosting Services

    NB-IoT – vielfältige Anwendungsmöglichkeiten

    Vernetzte Verkaufsautomaten, kommunizierende Frachtpaletten, smarte Strom- und Wasserzähler, funkende Medizinsensoren – das sind nur einige wenige Beispiele für die fast unendlichen Anwendungsmöglichkeiten im Internet der Dinge.
    Die Bandbreite von Anwendungsbeispielen ist dabei grenzenlos: Zu Pilotprojekten für NB-IoT, die Vodafone gemeinsam mit weiteren Partnern bereits umgesetzt hat, zählen beispielsweise eine Wand, die Graffiti-Sprayer „riechen“ kann. Gasflaschen, die auf sich aufmerksam machen, wenn sie gefüllt werden müssen. Oder Umkleidespinde, die einen Alarm aussenden, wenn sie unrechtmäßig dauerhaft blockiert werden. Ein ausgefallenes Beispiel ist auch der Moocall, der Landwirten durch vernetzte Kühe in der Viehwirtschaft hilft.
    Künftig werden mehr und mehr Gegenstände gleichzeitig miteinander vernetzt sein und untereinander kommunizieren – kostengünstig und von überall.
    Eine Reihe von NB IoT-Briefkästen
    Ist mein Briefkasten voll oder leer? Hierüber könnte demnächst dank NB IoT eine App Aufschluss geben.

    Welche Technik liegt dem Schmalband-IoT (Narrowband IoT) zugrunde?

    Basis für smarte Vernetzung und das Internet der Dinge ist schneller Mobilfunk. Auch wenn Anwendungen bereits unter 4G/LTE umgesetzt werden konnten, sind langfristig gesehen noch schnellere Verbindungen beim Austausch noch größerer Datenmengen erforderlich. Das Ergebnis heißt demnach Narrowband IoT und ist technisch betrachtet ein Unter-Profil des 4G/LTE-Standards. Diese IoT-Spezialversion von LTE zeichnet sich durch robuste Übertragung auch bei schwierigen Empfangsverhältnissen, bestmögliche Sicherheit durch Ende-zu-Ende-Verschlüsselung, massive Skalierbarkeit sowie extrem geringen Energieverbrauch aus.
    Mit einem Empfindlichkeitsgewinn von 20 Dezibel gegenüber dem GSM-Standard können die Funksignale auch Gebäude und dickere Wände gut durchdringen. Der Standard ist für vergleichsweise geringe Datenraten von 20 Kilobit/Sekunde bis maximal 250 Kilobit/Sekunde ausgelegt. Dabei wird die Datenübertragung in der Regel nicht kontinuierlich, sondern nur sporadisch stattfinden – beispielsweise, um einmal am Tag einen Zählerstand oder bei Auslösen eines Sensors eine entsprechende Meldung zu übertragen. Deshalb können die Funkmodule auch sehr energieeffizient arbeiten und somit lange Batterielaufzeiten bei NB-IoT-Endgeräten erreichen.
    Lageristin arbeitet am Tablet

    IoT-Projekte anwendungsoptimiert umsetzen

    Sowohl NB-IoT als auch LTE-M profitieren von globaler Netzabdeckung und der Standardisierung und Unterstützung durch führende Telekommunikations-Gremien und -Anbieter. Doch im Detail gibt es wichtige Unterschiede. Laden Sie jetzt unser Gratis-Whitepaper zu beiden IoT-Vernetzungsarten und erfahren Sie, welches Protokoll für welchen Einsatzzweck am geeignetsten ist.

    Warum Narrowband IoT?

    Die Kommunikation der Maschinen stellt eigene Anforderungen an die Mobilfunknetze. Es stehen nicht unmittelbar die Datenrate und auch weniger die Latenz- oder Reaktionszeit im Vordergrund. Vielmehr sollen vernetzte „Dinge“ mit möglichst geringem Energieverbrauch kommunizieren, damit in ihnen installierte Batterien möglichst mehrere Jahre Einsatzfähigkeit garantieren.
    Auch unter funktechnisch ungünstigen Bedingungen sollen die vernetzten Geräte erreichbar bleiben – etwa Verbrauchszähler in tiefen Kellern oder Frachtstücke im Inneren eines mit Stahlblech verkleideten Lkws oder Eisenbahnwaggons. Man spricht in diesem Zusammenhang auch von „Low Power Wide Area Networks“ (LPWAN).
    NB-IoT ist mit seinen Vorteilen und Eigenschaften die Grundlage für unzählige Anwendungen und Geschäftsmodelle einer digitalen und zukunftsträchtigen Geschäftswelt. Mit dem Ausbau bis zum Ende des Jahres schafft Vodafone Kapazität, um in Deutschland bis zu 4 Milliarden Geräte gleichzeitig zu vernetzen – ein wichtiger Grundstein für eine digitale, gut vernetzte Zukunft.

    Praxisbeispiel: Druckluftüberwachung bei ALMiG

    Die Firma ALMiG aus dem baden-württembergischen Köngen ist auf Technik für die Erzeugung und Aufbereitung von Druckluft spezialisiert und gehört hier zu den führenden Systemanbietern. Der Unternehmensname steht für Automatische Luftpumpen – Made in Germany.
    Die von ALMiG angebotenen Druckluftsysteme sind auf Kundenwunsch per Narrowband IoT oder LTE-M vernetzt. Das Unternehmen verwendet Modbus Cloud Connect von Vodafone und grandcentrix (einem Tochterunternehmen der Vodafone GmbH) für die IoT-Anbindung seiner Maschinen. Da die Geräte kundenseitig oft in Maschinenräumen oder Kellern aufgestellt werden, bewähren sich hier die für die Datenübertragung genutzten LPWA- Technologien (Low Power Wide Area) Narrowband IoT und LTE M, die ihre Signale selbst durch dicke Mauern und andere Hindernisse hindurch senden und empfangen können.
    Ralph Jeschabek, Head of Marketing ALMiG Kompressoren GmbH sagt dazu: ”Hilfreich waren für uns auch der schlanke Formfaktor und die Möglichkeit, unsere bestehenden Hutschienen zu nutzen, um so für unsere Maschinen ein IoT Upgrade anbieten zu können.“
    Der Hersteller bietet zahlreiche Funktionen an, die so aus der Ferne überwacht werden können. Dazu gehören
    • Statusüberwachung
    • Asset Management
    • Analyse und Visualisierung von Maschinen-Einsätzen und -Auslastungen
    • Predictive Maintenance
    Die von den Maschinen erhobenen Daten werden in einer Cloud-Plattform zusammengeführt, sodass die Nutzer:innen alle Gerätefunktionen stets in der Übersicht haben. Über ein Dashboard können selbst komplette Anlagenflotten inklusive ihrer nachgelagerten Systeme aus der Ferne überwacht werden.
    So erhöht ALMiG mit Narrowband IoT Effizienz und Nutzwert seiner Druckluftsysteme und reduziert Wartungsaufwand und Wegezeiten für seine Kund:innen.

    Narrowband IoT in der Übersicht

    • Narrowband IoT ist ein Funkstandard speziell für die Maschinen- und Gerätevernetzung im IoT.
    • Bereits mehr als 95 Prozent des Bundesgebietes ist im Vodafone-Netz mit Narrowband IoT abgedeckt.
    • Aufgrund seines geringen Energiebedarfs ist Narrowband IoT ideal auch für mobile Sensoren ohne Versorgung durch das vorhandene Stromnetz, beispielsweise im Außenbereich oder in der Logistik.
    • Mittels Cloud-Plattformen können Unternehmen ihre IoT-Sensordaten übersichtlich zusammenführen und so auch größere Maschinenparks leicht überwachen.
    • Druckluftsystemehersteller ALMiG ermöglicht seinen Kund:innen mittels Narrowband IoT die Erfassung von Sensordaten auch in funktechnisch schlecht angebundenen Bereichen wie etwa unterirdischen Maschinenhallen.
    Portrait von Dr. Lorenz SteinkeLorenz Steinke
    12.01.2021
      # Tags:IoT-VernetzungDigitalNB-IoTNetzInnovation5GMobilfunk
      Das könnte Sie auch interessieren:
      IoT
      Eine Hand ist als Umriss zu sehen. Sie hält eine Weltkugel mit den Buchstaben ESG. Darüber gruppieren sich Symbole für Umweltschutz, Finanzen, Menschen, Technologie und Rechtsvorschriften.

      (ESG) UN-Nachhaltigkeitsziele in Unternehmen umsetzen: So geht‘s

      Ob Zero Waste, Recycling für die Kreislaufwirtschaft oder Diversität: Es gibt viele Konzepte, um die UN-Nachhaltigkeitsziele der 2015 verabschiedeten Agenda 2030 zu erreichen. Die Halbzeitbilanz zeigt jedoch, dass die grüne Transformation bislang zum Teil weit hinter den gesetzten Zielen zurückbleibt. Erfahren Sie hier, wie Unternehmen die UN-Nachhaltigkeitsziele umsetzen können und welche Technologien sie dabei unterstützen. Mit ihren 17 Zielen für eine nachhaltige Entwicklung (Sustainable Development Goals, SDGs) wollen die Vereinten Nationen bis 2030 sicherstellen, dass die natürlichen Lebensgrundlagen erhalten bleiben und auf dem Planeten Erde ein menschenwürdiges Leben ermöglichen. Für Unternehmen in der EU bieten die ESG-Kriterien einen guten Kompass auf dem Weg zu Nachhaltigkeit. ESG steht für Environmental, Social and Governance (Umwelt, Soziales und Unternehmensführung). Die ESG-Kriterien machen betriebliche Nachhaltigkeitsleistungen messbar und vergleichbar. Moderne Technologien wie das Internet of Things (IoT) und eine effiziente Cloud-Nutzung leisten in Betrieben schon jetzt einen wichtigen Beitrag zur Nachhaltigkeit.

      Weiterlesen
      Telefon

      Digitalisierungs-Beratung

      Sie haben Fragen zur Digitalisierung? Jetzt kostenlos beraten lassen. Montag-Freitag von 8-20 Uhr, außer an Feiertagen.

      0800 505 4512

      Hilfe und Service

      Montag bis Freitag von 8 bis 20 Uhr, außer an Feiertagen.

      0800 172 1234
      Online
      Vor Ort