NB-IoT & LTE-M
Mobilfunk fürs IoT: NB-IoT und LTE-M funken über bestehende LTE-Masten — bis in den Keller, jahrelang mit Batterie.
Der Aufbau: ein Wasserzähler im Keller, die LTE-Masten des Providers, dahinter Kernnetz und Cloud. Es braucht nur eine SIM — keine eigene Funk-Infrastruktur.
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Welche Funk-Infrastruktur nutzen NB-IoT und LTE-M?
In 30 Sekunden
NB-IoT (Narrowband-IoT) und LTE-M sind Mobilfunk-Standards, die speziell für IoT-Geräte gebaut wurden. Sie laufen auf den bestehenden LTE-Masten der Provider — es braucht nur eine SIM-Karte, keine eigene Funk-Infrastruktur. NB-IoT ist extrem schmalbandig und sparsam: Das Signal durchdringt Beton bis in den Keller, und eine Batterie hält bis zu zehn Jahre. LTE-M bietet mehr Bandbreite und wechselt unterwegs nahtlos den Mast — für Tracker und alles, was sich bewegt. Bezahlt wird pro SIM beim Provider, der Rest ist dessen Sache.
NB-IoT und LTE-M sind wie Strom aus der Steckdose statt aus dem eigenen Generator: Statt ein eigenes Funknetz mit Gateways und Antennen aufzubauen, mietet man die Reichweite des Mobilfunk-Providers — SIM rein, Gerät funkt. NB-IoT ist dabei die kleine, sparsame Steckdose für den Zähler im Keller; LTE-M die etwas kräftigere für alles, was unterwegs ist.
Wo trifft man NB-IoT & LTE-M an?
Smart Metering
Wasser-, Gas- und Wärmezähler melden ihre Stände automatisch — auch aus Kellern und Schächten. Beispiel: Der Wasserzähler im Keller funkt den Stand einmal täglich durch die Betondecke, ganz ohne eigenes Gateway.
Asset-Tracking und Logistik (LTE-M)
Container, Paletten, Baumaschinen und Mietgeräte bleiben ortbar — auch über Ländergrenzen. Beispiel: Der Container-Tracker meldet unterwegs laufend die Position, der Mastwechsel passiert nahtlos per Handover.
Smart City
Parksensoren, Abfallcontainer und Strassenbeleuchtung — viele verstreute Punkte in der ganzen Stadt. Beispiel: Der Füllstandsensor im Unterflur-Container ruft die Leerung erst ab 80 Prozent Füllung ab.
Gebäude und Facility Management
Fernüberwachung dort, wo kein Kunden-WLAN angezapft werden soll oder kann. Beispiel: Der Sensor am Öltank meldet den Füllstand monatlich direkt an den Lieferanten — unabhängig vom Netz des Hausbesitzers.
Landwirtschaft
Wetterstationen, Viehtränken und Silos liegen weit weg von jedem WLAN. Beispiel: Der Silo-Sensor auf dem Feld nutzt einfach das Mobilfunknetz — eine eigene Antenne auf dem Hof braucht es nicht.
Wearables und Notrufgeräte (LTE-M)
LTE-M überträgt auch Sprache und funktioniert unterwegs. Beispiel: Die Notruf-Uhr für Senioren übermittelt beim Alarm Position und Sprachverbindung übers Mobilfunknetz.
Gut geeignet für
- Für Geräte an schwierigen Orten wie Keller, Schächte oder Unterflur-Container, weil das schmalbandige NB-IoT-Signal Beton und Erde durchdringt.
- Für Batteriegeräte mit jahrelanger Laufzeit, weil die Schlafmodi PSM und eDRX das Gerät über 99 Prozent der Zeit schlafen lassen — bis zu rund zehn Jahre pro Batterie.
- Für verstreute Geräte im ganzen Land, weil das Provider-Netz schon steht — SIM einsetzen statt eigene Gateways montieren.
- Für bewegte Objekte wie Tracker (mit LTE-M), weil Handover und Roaming den Mast- und Länderwechsel unterwegs erlauben.
- Für Anwendungen mit Zuverlässigkeits-Anspruch, weil das lizenzierte Spektrum dem Provider allein gehört — kein Gedränge wie in den freien Funkbändern.
Weniger geeignet für
- Für grosse Datenmengen wie Bilder oder Video, weil NB-IoT nur einige Dutzend kbit/s schafft; besser LTE/5G oder WLAN.
- Für harte Echtzeit, weil Schlafzyklen und Latenzen (bei NB-IoT bis in den Sekundenbereich) keine schnellen Reaktionen erlauben; besser kabelgebundene Feldbusse oder 5G.
- Für viele Sensoren auf dem eigenen Areal ohne laufende Kosten, weil pro Gerät ein SIM-Abo anfällt; besser LoRaWAN mit eigenem Gateway.
- Für bewegte Geräte mit NB-IoT, weil NB-IoT keinen Handover kennt und die Verbindung beim Mastwechsel abreisst; besser LTE-M.
Fakten
- Narrowband-IoT (LTE Cat-NB1/NB2) und LTE-M (LTE Cat-M1)
- 3GPP Release 13 (2016), wird in 5G weitergeführt
- lizenzierte Mobilfunk-Bänder, läuft auf bestehenden LTE-Masten
- NB-IoT: 200 kHz · LTE-M: 1,4 MHz
- NB-IoT: einige Dutzend kbit/s · LTE-M: bis ca. 1 Mbit/s
- bis ca. 10 Jahre dank PSM/eDRX-Schlafmodi
- NB-IoT: stationär, kein Handover · LTE-M: Handover, Roaming, Sprache
- ca. 20 dB mehr Link-Budget als LTE — bis in Keller und Schächte
Im Detail
Mobilfunk, aber für Sensoren gebaut
NB-IoT und LTE-M sind LPWAN-Techniken (Low Power Wide Area Network — Funk für wenig Daten über grosse Distanz) im lizenzierten Mobilfunk-Spektrum. Standardisiert wurden sie 2016 mit 3GPP Release 13, und sie laufen als Erweiterung auf den bestehenden LTE-Basisstationen der Provider. Für den Betreiber eines Sensors heisst das: SIM-Karte einsetzen, Abo lösen, senden — Funknetz, Antennenstandorte und Wartung sind Sache des Providers. Beide Standards werden in 5G weitergeführt und gelten als langfristig zukunftssicher.
NB-IoT: schmal, tief, sparsam
NB-IoT nutzt nur 200 kHz Bandbreite — extrem schmal. Das bündelt die Sendeenergie und verschafft dem Signal rund 20 dB mehr Link-Budget als normalem LTE: Es durchdringt Beton und Erde und erreicht Zähler im Keller oder Sensoren im Schacht. Die Kehrseite: nur einige Dutzend kbit/s, Latenzen bis in den Sekundenbereich und kein Handover — das Gerät ist für einen festen Standort gedacht. Für einen Zähler, der einmal am Tag ein paar Bytes meldet, ist genau das ideal.
Schlafen als Superkraft: PSM und eDRX
Batterielaufzeiten von bis zu zehn Jahren entstehen nicht beim Senden, sondern beim Schlafen. Mit PSM (Power Saving Mode) fällt das Gerät nach der Übertragung in Tiefschlaf und bleibt trotzdem im Netz registriert; mit eDRX lauscht es nur in langen Abständen kurz auf eingehende Nachrichten. Über 99 Prozent der Zeit ist das Funkmodul praktisch stromlos. Wichtig fürs Design: Das Gerät ist dadurch nicht jederzeit erreichbar — Befehle aus der Cloud werden erst beim nächsten Aufwachen abgeholt.
LTE-M: der bewegliche Bruder
LTE-M (LTE Cat-M1) nutzt 1,4 MHz Bandbreite und schafft bis rund 1 Mbit/s. Vor allem aber beherrscht es Handover und Roaming: Die Verbindung bleibt beim Wechsel von Mast zu Mast bestehen — die Voraussetzung für Tracker auf Lastwagen, Mietvelos oder Containern. Sogar Sprache ist möglich, etwa für Notruf-Uhren oder Aufzug-Notrufe. Auch grössere Firmware-Updates über Funk sind realistisch, was bei NB-IoT schnell zur Geduldsprobe wird.
Abgrenzung zu LoRaWAN
LoRaWAN funkt im freien 868-MHz-Band und braucht eigene Gateways — man baut sein eigenes Netz und zahlt keine SIM-Gebühren. NB-IoT und LTE-M drehen das Modell um: keine eigene Infrastruktur, dafür laufende Kosten pro SIM und Abhängigkeit von der Netzabdeckung des Providers. Als Faustregel: Viele Sensoren auf dem eigenen Areal sprechen für LoRaWAN; verstreute oder mobile Geräte im ganzen Land sprechen für Mobilfunk-IoT.
Vor dem Rollout lohnt sich ein Abdeckungstest am realen Standort — gerade im Keller entscheidet der konkrete Mast, nicht die Abdeckungskarte des Providers. Ebenfalls zu klären: das Tarifmodell (die Datenmengen sind winzig, bezahlt wird pro Gerät), das Roaming-Verhalten im Grenzgebiet und ob der Provider NB-IoT und LTE-M beide anbietet. In der Schweiz haben die grossen Anbieter beide Techniken im Netz.