Die vorliegende Arbeit wird zunächst mit einer Einleitung zu den Anforderungen an den Markt der Zukunft, in Bezug auf IoT, beginnen. Danach folgen eine Definition und die Zielsetzung dieser Technologie. Im Anschluss werden einige Szenarien aufgezeigt, in denen NB-IoT eingesetzt werden kann. Im darauffolgenden Kapitel wird auf die Komponenten eingegangen, mit denen NB-IoT implementiert wird und zudem ein Überblick über den technischen Ablauf der Kommunikation gegeben. Danach wird erläutert wie sich NB-IoT im Markt einordnet und welche Herausforderungen es hat und ein Fazit gezogen. Das Internet of Things (IoT, auf Deutsch: Internet der Dinge) ist einer der größten Digitalisierungstreiber und in fast allen Branchen angekommen. Doch die Herausforderungen sind komplex, da noch, bevor es zur eigentlichen Umsetzung kommen kann, die Basis in Form von verlässlichen und vor allem zukunftsfähigen Technologien gelegt werden muss. Bei einer dieser Technologien handelt es sich um Narrowband-IoT, welches in der Zukunft bis zu Millionen von Geräten vernetzen, und hierbei eine hohe Reichweite und niedrigen Energieverbrauch gewährleisten soll.
Im Zeitalter des Internet of Things (IoT) wird alles miteinander verbunden, was irgendwie sinnvoll vernetzt werden kann. Während beim Internet of People (IoP) noch der Zweck war, Menschen untereinander zu vernetzen, liegen in der nächsten digitalen Revolution Maschinen im Fokus. Diese sollen mit Sensoren und Modulen ausgestattet werden, die die Basis für die vernetzte Gesellschaft legen sollen. Diese müssen meist lediglich eine kleine Menge an Daten, frequentiert, an einen Empfänger senden, der diese weiterverarbeiten kann. Als passendes Medium für diese M2M (Machine to Machine) Kommunikation eignen sich hierfür drahtlose Netzwerke, wie zum Beispiel das Mobilfunknetz. Aber obwohl dieses eine gute Abdeckung bietet, sind WLAN, Bluetooth und co. nicht dafür ausgelegt auf Dauer nur eine kleine Menge an Daten über viele Kilometer hinweg hin und her zu versenden.
Inhaltsverzeichnis
1. Einleitung
1.1 Definition
1.2 Mögliche Anwendungsszenarien
2. Implementierung von NB-IoT
2.1 Technischer Hintergrund
3. Einordnung von NB-IoT in der restlichen IoT Landschaft
3.1 Herausforderungen
4. Fazit
Zielsetzung & Themen
Die vorliegende Seminararbeit untersucht die Technologie Narrowband-IoT (NB-IoT) als eine zukunftsfähige Lösung für die Anforderungen an eine vernetzte Welt. Ziel ist es, die technischen Grundlagen, die Implementierung sowie die Markteinordnung dieser LPWA-Technologie zu erläutern und deren Potenziale für verschiedene Anwendungsgebiete aufzuzeigen.
- Technische Spezifikationen und Funktionsweise von NB-IoT
- Einsatzszenarien in Logistik, Smart Metering und Smart City
- Methoden der Netzwerkintegration (in-band, guard-band, standalone)
- Energieeffizienz und Kommunikation im halbduplexen Modus
- Marktpotenziale und Herausforderungen der LPWA-Netzwerke
Auszug aus dem Buch
1. Einleitung
Im Zeitalter des Internet of Things (IoT) wird alles miteinander verbunden, was irgendwie sinnvoll vernetzt werden kann. Während beim Internet of People (IoP) noch der Zweck war, Menschen untereinander zu vernetzen, liegen in der nächsten digitalen Revolution Maschinen im Fokus. Diese sollen mit Sensoren und Modulen ausgestattet werden, die die Basis für die vernetzte Gesellschaft legen sollen. Diese müssen meist lediglich eine kleine Menge an Daten, frequentiert, an einen Empfänger senden, der diese weiterverarbeiten kann. Als passendes Medium für diese M2M (Machine to Machine) Kommunikation eignen sich hierfür drahtlose Netzwerke, wie zum Beispiel das Mobilfunknetz. Aber obwohl dieses eine gute Abdeckung bietet, sind WLAN, Bluetooth und co. nicht dafür ausgelegt auf Dauer nur eine kleine Menge an Daten über viele Kilometer hinweg hin und her zu versenden. Einerseits würde zu viel Energie verbraucht werden, weil man, die vorhandenen Netze, welche auf hohe Datenraten ausgelegt sind, nicht vollends ausreizen würde – diese Ineffizienz würde in höhere Kosten münden. Des Weiteren würde die Infrastruktur früher oder später unter der Last der zunehmenden Anzahl an Geräten und Sensoren zusammenbrechen. Aus diesem Grund wurden Netzwerke entwickelt, die eine noch höhere Abdeckung bei niedrigem Stromverbrauch bieten sollen – die sogenannten Low Power Wide Area Networks (kurz: LPWANs, auf Deutsch: Niedrigenergie-Weitverkehr-Netzwerke).
Zusammenfassung der Kapitel
1. Einleitung: Dieses Kapitel erläutert die Notwendigkeit für Low Power Wide Area Networks (LPWANs) im Kontext der digitalen Revolution und Maschinennachrichtenübermittlung.
1.1 Definition: Hier wird der Ursprung von NB-IoT durch das 3GPP definiert und die Einordnung der Technologie als schmalbandige Funklösung für ressourcenbeschränkte Geräte vorgenommen.
1.2 Mögliche Anwendungsszenarien: Es werden konkrete Einsatzgebiete wie Logistik, Smart Metering, Landwirtschaft und Smart City Anwendungen vorgestellt, in denen NB-IoT aufgrund seiner Reichweite und Effizienz Vorteile bietet.
2. Implementierung von NB-IoT: Dieses Kapitel beschreibt die technische Aktivierung der Technologie mittels Software-Upgrades auf bestehenden LTE-Basisstationen und die Nutzung standardisierter SIM-Karten.
2.1 Technischer Hintergrund: Die Grundlagen der drahtlosen Übertragung, der halbduplexen Kommunikation sowie spezielle Energiesparmodi (PSM und eDRX) werden hier detailliert analysiert.
3. Einordnung von NB-IoT in der restlichen IoT Landschaft: Die Arbeit vergleicht NB-IoT hinsichtlich wirtschaftlicher und technischer Faktoren mit anderen Drahtlostechnologien und unterstreicht die Marktbedeutung durch Prognosen.
3.1 Herausforderungen: Dieser Abschnitt beleuchtet kritische Aspekte wie lizenzrechtliche Hürden, Roaming-Problematiken und die Variabilität bei der Batterielaufzeit.
4. Fazit: Die Arbeit schließt mit einer Bewertung von NB-IoT als essenziellem Baustein für das IoT-Ökosystem und weist auf Optimierungspotenziale im Bereich Echtzeitübertragung hin.
Schlüsselwörter
Narrowband-IoT, NB-IoT, Internet of Things, LPWAN, Low Power Wide Area Network, M2M, Mobilfunk, 3GPP, LTE Cat NB, Energieeffizienz, Smart Metering, Smart City, Funktechnik, Netzwerkinfrastruktur, Konnektivität.
Häufig gestellte Fragen
Worum geht es in der Arbeit grundsätzlich?
Die Arbeit befasst sich mit der Technologie Narrowband-IoT (NB-IoT), einer spezialisierten Funklösung für das Internet der Dinge, die hohe Reichweite mit geringem Stromverbrauch kombiniert.
Was sind die zentralen Themenfelder der Arbeit?
Zentrale Themen sind die technischen Spezifikationen, die effiziente Netzwerkintegration mittels LTE-Basisstationen, verschiedene Anwendungsszenarien sowie die Markteinordnung im Vergleich zu anderen IoT-Funkstandards.
Was ist das primäre Ziel der Untersuchung?
Ziel der Arbeit ist es, die Eignung von NB-IoT für die Anforderungen zukünftiger IoT-Lösungen zu analysieren und aufzuzeigen, wie die Technologie durch ihre spezifischen Eigenschaften Marktanforderungen an Batterielaufzeit und Reichweite erfüllt.
Welche wissenschaftliche Methode wird verwendet?
Die Arbeit basiert auf einer fundierten Literaturrecherche, der Auswertung technischer Dokumentationen von Standardisierungsgremien (3GPP) sowie der Analyse von Marktstudien und Anwenderberichten der Deutschen Telekom.
Was wird im Hauptteil der Arbeit behandelt?
Der Hauptteil gliedert sich in die Definition und Implementierung von NB-IoT, die Erläuterung technischer Kommunikationsabläufe und Energiesparmechanismen sowie die Einordnung der Technologie in die bestehende IoT-Landschaft inklusive der Diskussion von Herausforderungen.
Welche Schlüsselwörter charakterisieren die Arbeit?
Die Arbeit wird maßgeblich durch Begriffe wie Narrowband-IoT, LPWAN, M2M, Energieeffizienz, Smart City und LTE charakterisiert.
Wie unterscheidet sich NB-IoT technisch von WLAN oder Bluetooth?
Im Gegensatz zu WLAN oder Bluetooth, die für kurze Distanzen ausgelegt sind und viel Energie verbrauchen, bietet NB-IoT eine weitaus höhere Reichweite und Gebäudedurchdringung bei gleichzeitig deutlich geringerem Energiebedarf, was Betriebslaufzeiten von bis zu 15 Jahren ermöglicht.
Welche Herausforderungen müssen bei der Nutzung von NB-IoT beachtet werden?
Zu den Herausforderungen zählen die Notwendigkeit von landesspezifischen Lizenzen für das Funkfrequenzspektrum, mögliche Roaming-Gebühren bei grenzüberschreitender Nutzung sowie die Schwierigkeit, exakte Wartungszeitpunkte aufgrund der Variabilität bei der Batterielaufzeit vorherzusagen.
- Arbeit zitieren
- Ehsan Omid (Autor:in), 2019, Narrowband-IoT. Implementierung auf dem Markt und Herausforderungen, München, GRIN Verlag, https://www.hausarbeiten.de/document/993040
