So funktioniert LTE NarrowBand-IoT

| Redakteur: Michael Eckstein

Eine Empfangsantenne, keine Voll-Duplex-Übertragung

Im Vergleich zu herkömmlicher LTE-Technik hat das 3GPP für LTE Cat-NB1 einige Vereinfachungen eingeführt: So kommt NB-IoT mit einer Empfangsantenne aus. Die Technik arbeitet mit Half-Duplex Frequency Division Duplexing (HD-FDD) in einem gepaarten Spektrum. Sie kommt ohne Vollduplex-Modus aus, was einen HF-Duplexer-Baustein überflüssig macht. Die Sendeleistung kann bis zu +20 dBm beziehungsweise +23 dBm betragen.

Ein CAT-NB1-UE muss nur die Modulationsform QPSK (Quadrature Phase Shift Keying) beherrschen. Endgeräte kommen mit einer stark vereinfachten Kanalkodierung aus und können auf eine Sendeleistungsregelung verzichten. Durch diese Vereinfachungen lassen sich die Funkmodule erheblich einfacher – und damit günstiger – designen als bei herkömmlichen LTE-Mobilgeräten. Ein NB-IoT-Gerät inklusive Basisband- und HF-Chipsätzen lässt sich derzeit für unter 10 Dollar fertigen. Bis 2020 wird der Stückpreis auf rund zwei Dollar sinken, schätzt Vodafone. Zum Vergleich: Ein LTE-Gerät kostet heute ca. 40 Dollar.

Darüber hinaus sorgt massive Repetition-Kodierung für eine größere Reichweite. Das bedeutet: Der Empfänger kann mehrere Übertragungsversuche akkumulieren, bis er schließlich ein Signal erfolgreich empfangen kann. Am UE lässt sich die Zahl der möglichen Wiederholungen festlegen. Unter dem Strich lassen sich mit der Cat-NB1-Technik auf einer Funkstrecke Gewinne von bis zu +15 dB beim Maximum-Coupling-Loss (MCL) erzielen.

Tiefschlaf hilft Energie sparen

Endpunkte im IoT befinden sich die meiste Zeit im Idle-Modus. Die meist batteriebetriebenen Geräte sind dafür vorgesehen, selten geringe Datenmengen zu übertragen. Daher lässt sich signifikant Energie sparen, wenn Teile des LTE-Chipssatzes nur dann aktiv sind, wenn eine Funkverbindung erforderlich ist. Seit dem Release 12 des LTE-Standards kann ein UE über den sogenannten „Power Saving Mode“ (PSM) in eine Art Tiefschlaf versetzt werden. Dieser kann wenige Minuten dauern, aber auch mehrere Tage. Als Maximalwert sieht der Standard 310 Stunden vor. Dann sind nur Schaltungsteile aktiv, die die Grundfunktionalität des UEs sicherstellen. Die Endpunkte verbrauchen dann oft nur wenige Mikroampere Strom.

Geräte, die diesen Schlafmodus ausgiebig nutzen, erreichen Laufzeiten von über zehn Jahren mit nur einer Batterieladung. Wichtig dabei: Das UE bleibt stets im Mobilfunknetz registriert. Daher kann es Datenpakete ohne zusätzlichen Signalisierungsaufwand für Authentifikation und Kanalaufbau verschicken. Vor dem Hintergrund, dass je nach Anwendung viele tausend UEs von einer Funkzelle versorgt werden, sorgt die permanente Verbindung im Energiesparmodus auch dafür, dass die Kontrollkanäle im LTE-Netz nicht durch massenhafte Signalisierung überlastet werden – in diesem Fall würde man von „Signalling Storms“ sprechen.

Inhalt des Artikels:

Kommentar zu diesem Artikel abgeben

Schreiben Sie uns hier Ihre Meinung ...
(nicht registrierter User)

Zur Wahrung unserer Interessen speichern wir zusätzlich zu den o.g. Informationen die IP-Adresse. Dies dient ausschließlich dem Zweck, dass Sie als Urheber des Kommentars identifiziert werden können. Rechtliche Grundlage ist die Wahrung berechtigter Interessen gem. Art 6 Abs 1 lit. f) DSGVO.
Kommentar abschicken
copyright

Dieser Beitrag ist urheberrechtlich geschützt. Sie wollen ihn für Ihre Zwecke verwenden? Kontaktieren Sie uns über: support.vogel.de/ (ID: 45025623 / Tele- und Datacom)