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28.07.2016     Marcel Henrich

Die mobile Kommunikation zwischen Menschen stellt ganz bestimmte Anforderungen an das Mobilfunknetz. Wenn allerdings Maschinen untereinander kommunizieren, dann muss die Netzinfrastruktur auch anderen Kriterien gerecht werden. Die Deutsche Telekom hat deshalb einen "Mobilfunkstandard für Maschinen“ namens NB-IoT mitentwickelt und bereits im Herbst letzten Jahres einen ersten erfolgreichen Feldversuch unternommen.

Driton Emini, Leiter der Abteilung Radio Network bei T-Mobile Austria, erläutert im Interview, was NB-IoT besser kann als LTE, UMTS, GSM und Co, welche konkreten Anwendungen die neue Technologie ermöglicht und warum es das Internet der Dinge (IoT) vorantreiben wird.

Herr DI Emini, was ist NB-IoT eigentlich?

DI Driton Emini: NarrowBand IoT (NB-IoT) ist eine LPWA-Technologie (LowPowerWideArea), die im Rahmen des 3GPP Release 13 (LTE Advanced) Ende Juni dieses Jahres standardisiert wurde. Wie der Name sagt, es ist eine schmalbandige Funktechnik mit einer Übertragungsbandbreite von 180 kHz, die für das „Internet der Dinge“ entwickelt wurde.

Wodurch unterscheidet es sich vom LTE- oder auch UMTS-Netz?

Einer der wesentlichen Unterschiede zu den heutigen IoT-Technologien – sei es GSM/UMTS oder LTE - sind die sehr niedrigen Kosten für das Modem, die unter fünf Euro liegen. Weiters liegt das Sende- und Empfangspegelbudget um etwa 20 dB höher als bei GSM, womit eine exzellente Gebäudedurchdringung, und damit eine Versorgung sogar bis in den Keller erreicht werden kann. Abgerundet wird diese Technologie durch einen äußerst geringen Energieverbrauch und einer damit verbundenen sehr langen Batterielaufzeit: Für zehn Jahre reichen 2 AA-Batterien.

Weshalb eignet sich NB-IoT - oder besser das ‚Mobilfunknetz der Maschinen’ - besonders gut für M2M-Kommunikation?

Durch die erweiterte Versorgung und damit einhergehende stabile und robuste Verbindung sind viele Anwendungen möglich, die mit herkömmlichen Technologien nur schwer oder gar nicht zu realisieren waren. Einfach deshalb, weil das Signal in abgelegenen Orten nicht zu empfangen ist. 

Sensoren haben im Normalfall keinen Stromanschluss. Deshalb ist es bei fest installierten Sensoren, wie etwa bei Smart Parking, von höchster Wichtigkeit, wie lange die Batterie hält. NB-IoT ist eine energieeffiziente Technologie, die eine Batterielaufzeit von zehn Jahren ermöglicht. Die Batterielaufzeit wird durch verschiedene Features, wie den Power Saving Mode, verlängert. Dabei legt ein Timer fest, wann das Modem für aktive Verbindungen erreichbar sein soll und wann es in den sogenannten Power Saving Mode wechseln kann.

NB-IoT ist eine standardisierte Technologie und erfüllt sehr hohe Sicherheitsanforderungen. Sie wird in einem lizenzierten Frequenzband und einem bestehenden Mobilfunknetz betrieben, welches generell zu sehr hoher Verfügbarkeit der M2M-Anwendungen führt.

Unsere Mobilfunknetze sollen möglichst viele Daten übertragen. Durch den steigenden Kapazitätsbedarf entwickeln wir unsere Mobilfunknetze ständig nach steigendem Verkehr, höherer Geschwindigkeit und niedrigen Latenzzeiten. Schwierig wird es, wenn wenige Daten übertragen werden sollen, kleiner als 250kbit/s. Dafür steht uns mit NB-IoT eine Technologie zur Verfügung, mit der wir sehr klar Anwendungen ansprechen werden, die eine niedrige Datenrate bedürfen, und beispielsweise hinsichtlich der Latenzzeit bis zu 10 Sekunden unkritisch sind.

Können Sie ein, zwei Use Cases für NB-IoT beschreiben, die die Stärken dieser neuen Technologie veranschaulichen?

Wie zuvor erwähnt, NB-IoT ist eine Technologie, die für die „einfachen Dinge“ entwickelt wurde. Alle von uns kennen das Thema der Parkplatzsuche, gerade in Städten wie Wien oder Berlin: In Zusammenhang mit der Entwicklung unserer Großstädte wird Smart Parking ein interessanter Use Case sein. Studien zeigen, dass etwa 40 Prozent des innerstädtischen Individualverkehrs durch die Parkplatzsuche generiert werden. Mit einer Smart Parking Lösung kann künftig der Fahrer direkt zu einem freien Parkplatz hingeführt werden. Die Deutsche Telekom konnte bereits im letzten Jahr in Bonn diesen Use Case zeigen.

Ein weiterer Anwendungsfall ist die Optimierung der Müllentsorgung: Die Müllsammlung erfolgt heute nach einer fest geplanten Route und einem festen Zeitplan. Durch das Einbringen von Sensoren an den Mülltonnen kann das Entsorgungsunternehmen prüfen, welche Mülltonnen welchen Füllstand haben. Der Müllwagen kann dank dieser Informationen seine Route optimieren. Dadurch sinken die Kosten.

Die Straßenbeleuchtung lässt sich ebenfalls optimieren. Dank IoT-Technologie ist genau ersichtlich, welche Lampen ausgewechselt werden müssen. Auch das senkt die Kosten bei Wartung und Betrieb. Automatisiertes Ablesen von Gas- und Wasserzählern oder Heizwerten sind ebenso Anwendungsmöglichkeiten, wie die Positionsbestimmung von entlaufenen Hunden oder Katzen. Alle diese Beispiele funktionieren mit Sensoren, die im Normalfall keinen Stromanschluss haben. Durch die Energieeffizienz von NB-IoT werden diese Anwendungen tragbar und sich weiter durchsetzen.

Für welche Anwendungsbereiche eignet sich NB-IoT nicht bzw. wann arbeitet man doch besser mit anderen Standards, wie etwa LTE?

NB-IoT eignet sich für alle Anwendungen, die wenige Datenmengen innerhalb eines bestimmten Zeitraumes – also wenige MB pro Monat – benötigen und keinen hohen Anspruch an Latenzzeit haben. Für M2M-Anwendungen mit höherem Datenaufkommen und höherer Geschwindigkeit wird heute LTE genutzt, zum Beispiel bei Sicherheitslösungen mit Videoüberwachung oder beim Tracking von Kühlfahrzeugen. Allerdings ist auch für diese Use Cases im 3rd Generation Partnership Project (3GPP) eine Erweiterung des LTE-Standards für M2M-Kommunikation definiert worden, die so genannte LTE-M Technology. LTE-M und NB-IoT werden sich zukünftig ideal ergänzen.

Was benötigt ein Unternehmen, das NB-IoT nutzen will?

Unternehmen, die zukünftig NB-IoT Anwendungen anbieten möchten, werden lediglich entsprechende Sensoren mit einer Schnittstelle benötigen, an die sich ein NB-IoT-Modem anschließen lässt. Weiters muss das Unternehmen die von den Sensoren und Modems gesendeten Daten weiterverarbeiten. Hierzu ist eine Anbindung zum Mobilfunknetzbetreiber notwendig. Und das Wichtigste: das Unternehmen muss die NB-IoT-Applikation bereitstellen.

Benötigt T-Mobile für NB-IoT eigene Funkstationen bzw. muss das bestehende Netz umgerüstet werden? Wie sieht es hier mit dem Timing des Rollout aus?

Wir benötigen keine weitere Infrastruktur für NB-IoT und können voll auf die bestehende Netzstruktur und Funkstationen setzen. Im Allgemeinen ist die Aktivierung von NB-IoT ein reines Software-Upgrade. Lediglich ältere Basisstationen müssen ausgetauscht werden. NB-IoT benötigt allerdings ein eigenes Core-Netzwerk. Bereits im Laufe dieses Jahres werden wir Trials mit unseren Partnern durchführen, um die Fähigkeiten von NB-IoT zeigen zu können.

Die Mobilfunknetze sind in Österreich ja sehr dicht - dennoch gibt es auch „weiße“ Flecken. Wie problematisch sind solche Flecken, etwa in Gebäuden oder im Freiland ohne Netzabdeckung, für die M2M-Kommunikation? Bringt NB-IoT hier Verbesserungen und wenn ja inwiefern?

Wie Sie sagen, die Netze in Österreich weisen im europäischen Vergleich bereits heute eine sehr dichte Netzstruktur auf und somit einen sehr hohen Versorgungsgrad mit sehr hoher Netzqualität. NB-IoT könnte theoretisch in allenrd Frequenzbändern ausgerollt werden, jedoch liegt der Fokus auch bei 3GPP im unteren Frequenzbereich (also 800 und 900 MHz). T-Mobile Austria verfügt über beide Frequenzbereiche und wird NB-IoT voraussichtlich auf 900 MHz ausrollen. Das entspricht auch der Deutsche Telekom Strategie. Durch den niedrigen Frequenzbereich und die Verbesserung der Versorgung um 20dB gegenüber GSM, wird für NB-IoT die ohnehin sehr gute Versorgung für M2M noch mal verbessert.

Welche Vorteile hat T-Mobile als Tochterunternehmen der Deutsche Telekom in Sachen NB-IoT gegenüber anderen Playern aus Österreich?

Die Deutsche Telekom war maßgeblich bei der Standardisierung von NB-IoT beteiligt und setzt voll auf die Technologie „der Dinge“. Als Tochterunternehmen der Deutschen Telekom haben wir den direkten Draht zu allen Entwicklungen und können unseren Bedarf an weiteren Entwicklungen, und damit auch die Bedürfnisse von unseren Kunden auf sehr kurzen Wegen anmelden. Weiterhin ermöglicht die Deutsche Telekom durch ihr „Pan Net“ M2M-Applikationen, die im gesamten Netzwerk der Deutschen Telekom in Europa auf die gleiche Art und Weise unterstützt werden. Dadurch werden M2M-Anwendungen auch über Landesgrenzen hinweg mobil.

Die Deutsche Telekom ist im M2M-Umfeld bereits sehr aktiv und hat eine Plattform entwickelt, welche M2M-Kunden die Administration, Überwachung und Steuerung der M2M -Clients sehr einfach macht. Diese Plattform wird ebenfalls für NB-IoT angeboten. Dadurch kann ein NB-IoT-Kunde mit einer Vielzahl von NB-IoT-Sensoren sehr einfach und effektiv die Überwachung und Steuerung der Sensoren selbstständig durchführen. Auch die Rechnungserstellung und weitere Businesssupport-Anwendungen werden durch diese Plattform unterstützt. T-Mobile Austria ist außerdem für die gesamte Deutsche Telekom ein M2M-Hub. Dieses Jahr werden wir eine Million M2M-SIM-Karten für den weltweiten Einsatz ausgestellt haben.

Fazit: Wie der neue Standard NB-IoT das Internet der Dinge vorantreiben wird

Herzlichen Dank Herr Emini für das interessante Gespräch. Das Internet der Dinge und M2M-Kommunikation ist das nächste große „Ding“. Viele sprechen gar von der vierten industriellen Revolution. Einen Eindruck, wie vielfältig die Einsatzmöglichkeiten der neuen Technologien sind, konnten alle Besucher des diesjährigen M2M Forum CEE gewinnen, das im Juni 2016 im Wiener Rathaus über die Bühne ging. Teilweise stellt die mobile Kommunikation zwischen Maschinen allerdings ganz spezielle Anforderungen an die Technik. Mit der Mitentwicklung des neuen NB-IoT Standards hat die Deutsche Telekom die Möglichkeit geschaffen, M2M-Kommunikation noch vielfältiger und effizienter einzusetzen, als das schon bisher möglich war. 

Whitepaper NB-IoT

 

 

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