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Maschinennetz in 2.700 Orten

21.01.2019 - Vodafone baut Infrastruktur für Smart Cities

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Vodafone hat sein Maschinennetz mittlerweile in mehr als 2.700 deutschen Städten und Gemeinden aktiviert. Das Netz auf Basis von Narrowband IoT ist nicht nur in Städten wie Berlin oder München, sondern auch in kleineren Orte wie Ahaus, Gütersloh oder Kreuztal ausgebaut. Derzeit sind rund 90 Prozent des LTE-Netzes bereit für die Technologie. Dafür werden täglich etwa 90 weitere Mobilfunkstationen für das Maschinennetz aktiviert.

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Das Maschinennetz (Narrowband IoT) ist eine optimierte LTE-Variante. Es wird bei Vodafone auf den LTE-800-Frequenzen aktiviert. Die Nutzung dieser Frequenzen ermöglicht die Kommunikation von Dingen sogar tief unter der Erde und hinter dicken Betonwänden. Zusätzliche Spektrumslizenzen sind für den Ausbau der Technologie nicht nötig.

So funktioniert das Maschinennetz

Vereinfacht dargestellt funktioniert ein Mobilfunknetz so: Alle Daten nehmen ihren Weg zunächst per Funk durch die Luft. Beim allseits bekannten Mobilfunk vom Smartphone bis zum nächsten Sendemast bzw. zur nächsten Mobilfunk-Basisstation, von denen Vodafone derzeit rund 25.000 in Deutschland betreibt. Beim Internet der Dinge funktioniert das ganz ähnlich: Hier wandern die Daten auf diese Weise direkt von der Maschine bis zur Basisstation. Man spricht dabei auch von der Luftschnittstelle. Für die Datenübertragung werden spezifische Frequenzbereiche genutzt.

Wie groß der Bereich ist, den eine Basisstation abdeckt, hängt vor allem von der Dichte der Nutzer ab. Je mehr Nutzer sich in einer Region befinden, desto dichter stehen die Basisstationen beieinander. Von diesem Punkt an wandern die Daten unter die Erde. Sie rauschen durch das sogenannte Kernnetz von Vodafone, das zu großen Teilen aus Glasfaser-Leitungen besteht. Es wird unter anderem geprüft, welche Services ein Kunde im Rahmen seines Tarifs nutzen darf und wo sich der Empfänger einer Nachricht befindet.

Über das Kernnetz werden die Daten schließlich in Richtung des Empfängers weitergeleitet. Unter der Erde verlaufen die Daten quer durch Deutschland bis zu der Basisstation, die am nächsten zum Empfänger liegt. Die „letzten Meter der Reise“ nehmen die Daten dann wieder über die Luftschnittstelle bis zum Smartphone oder bis zu einem anderen Endgerät. Der ganze Vorgang dauert nur wenige Millisekunden.

Aufrüstung in drei Schritten

Um das Maschinennetz großflächig zu aktivieren, müssen im ersten Schritt Arbeiten im Kernnetz vorgenommen werden. Hier tauscht Vodafone bestimmte Infrastruktur-Elemente zur Datenauswertung aus, um den Transfer über Narrowband IoT überhaupt erst zu ermöglichen.

Im zweiten Schritt folgen die entscheidenden Modernisierungen direkt an den Mobilfunk-Basisstationen. Um diese für die Datenübertragung im Maschinennetz aufzurüsten, wird eine Narrowband IoT-fähige Hardware zur Steuerung der Antennen integriert. Dies geschieht nicht an der Antenne selbst, sondern direkt unten an der sogenannten Baseband Unit.

Im dritten Schritt werden finale Ende-zu-Ende-Konfigurationen ins Netz eingespielt. Diese Software-Konfigurationen betreffen das Kernnetz ebenso wie die Basisstationen und werden aus der Ferne gesteuert. Sind für ein Stadtgebiet alle Schritte erfolgt, kann die Infrastruktur für Smart Cities aktiviert werden.

Narrowband IoT macht Städte zu Smart Cities

Wenn das Vodafone-Maschinennetz erst einmal in einer Stadt oder Gemeinde funkt, können so gut wie alle Gegenstände ganz einfach und schnell sprechen lernen. Vom Mülleimer, der sich beim städtischen Abfallbetrieb meldet, wenn er geleert werden muss, über den Wasserzähler, der seinen aktuellen Stand übermittelt, bis zum E-Bike, das Alarm schlägt, wenn es gestohlen wird. Ein einfacher Sensor reicht aus, um einen Gegenstand smart zu machen.

Die Zustände, die die IoT-Sensoren erfassen, sind vielfältig. Dazu zählen unter anderem Bewegung, Feuchtigkeit oder Füllstand. Die Übertragung dieser Daten ist dabei extrem stromsparend. Im Vergleich zum herkömmlichen Mobilfunknetz wird bis zu zehn Mal weniger Energie verbraucht.

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