Wie man mit dem richtigen IoT-Gerätedesign maximale Leistung erreicht

IoT Device DevelopmentBei der Wahl der richtigen Funktechnologie beim IoT-Gerätedesign müssen Produktentwickler bereits im Vorfeld viele Fragen beantworten. Wo werden meine Geräte eingesetzt? Wie sieht es mit der Stromversorgung aus? Welche Reichweiten werden benötigt? Gerade in schwieriger Umgebung bietet NB-IoT genau das, was sich Entwickler für IoT-Geräte wünschen: Sparsam im Energieverbrauch und robust genug, um auch aus Kellern oder Containern heraus zu funken. Wer beim Gerätedesign einige Aspekte beachtet, kann die Leistung zusätzlich verbessern.

NB-IoT, auch Narrowband IoT oder LTE CAT NB1/NB2 genannt, ist die Technologie für die Vernetzung auch kleinster IoT Geräte im Internet der Dinge. Eine Funktechnologie, so sparsam und robust, dass sie das Internet an jede Straßenlaterne und die sprichwörtliche Milchkanne bringt. Und in der Tat, als Technologie ist NB-IoT eben die Lösung für Connectivity in den Bereichen Smart City, Smart Energy, Smart Farming und darüber hinaus. Eben überall dort, wo Sensoren mit geringen Bandbreiten möglichst lange möglichst zuverlässig Daten übertragen können müssen. Ob nun aus dem Gebäudekeller heraus, aus den asphaltierten Straßenschluchten großer Städte oder aus einem Container irgendwo auf einer Autobahn.

IoT Gerätedesign: Gut geplant ist halb gewonnen

Aber NB-IoT ist nicht gleich NB-IoT. Wie gut sich ein IoT Gerät später im Live-Einsatz bewährt, hängt maßgeblich von der Gerätekonstruktion ab. Dazu gehören auch die Verwendung der richtigen Modems sowie ein optimal abgestimmtes Antennendesign.
NB-IoT Produktentwickler aufgepasst: Unter akoriot.com betreibt die in Lübeck ansässige Triptec HL UG und 1NCE Technologie Partner, ein Angebot, dass sich dem Design von Antennen für die Funkübertragung im Internet der Dinge verschrieben hat. Das akorIoT Team berät und schult Produktentwickler, um das Optimum aus den IoT Devices heraus zu holen.

NB-IoT Produktentwicklung: Mit dem richtigen Gehäuse fängt alles an

Im akorIoT Blog veröffentlicht auch IoT-Fachmann Harald Naumann und Verfasser des „ IoT Cookbook “. Er gibt praktische Tipps und macht auf typische Anfängerfehler aufmerksam. So etwa beim Gehäusedesign: Viele IoT Produktentwickler würden sich erst um ihr Platinendesign kümmern und am Ende feststellen, dass sich die notwendige Antenne nicht mehr optimal ins Gesamtprodukt integrieren lässt. Daher sein Tipp: Immer erst mit der Planung von Gehäuse und Antenne beginnen und dann erst das Platinendesign drumherum entwerfen.

NB-IoT Link-Budget und die optimale Batterie-Lebensdauer

Eine sehr lange Batterie-Laufzeit macht NB-IoT gerade für kleinste Sensoren so attraktiv. In detaillierten Messungen weist Naumann nach, dass sich eine genaue Planung der Antennenleistung direkt auf die verfügbare Bandbreite und die Batterielebensdauer auswirken. So belohnt NB-IoT eine Systemverstärkung von +/- 3 dB mit rund 6 bis 15 kbps Datendurchsatz. Diese 3 dB können bei entsprechendem Gerätedesign leicht vom IoT Produktentwickler beeinflusst werden. Und sie machen was aus: so können 3 dB mehr oder weniger die Batterielaufzeit eines Gerätes bereits halbieren oder verdoppeln, so Naumann. Das wirkt sich auch direkt auf die Wartungsintervalle und damit die Betriebskosten aus.

Mit NB-IoT im Untergrund

Manchmal treibt Naumann seine Experimente mit der Gebäudedurchdringung von NB-IoT auch auf die Spitze. Oder genauer gesagt, in den Untergrund. Dass LPWAN Technologien sich gut für geschlossene Räume oder Keller eignen, sei schließlich ein alter Hut. Er wollte es genauer wissen und testete die Durchdringung von NB-IoT in der Münchner U-Bahn . Ausgestattet mit Laptop und einem NB-IoT Empfangsgerät mit Monopolantenne maß er an einem heißen Sommertag an der Station Goetheplatz Feldstärken zwischen -89 dBm und -106 dBm. Sogar in Bodennähe erreichte das NB-IoT Gerät dabei noch gute Signalstärken und das obwohl durch die Positionierung der Antenne nahe am Boden das Nahfeld der Antenne bereits beschnitten ist dies und generell schon zu höheren Verlusten führt.

NB-IoT Verfügbarkeit

Nun bringt das beste Gerätedesign wenig, wenn es an der Netzverfügbarkeit hapert. Doch auch hier hat es in Deutschland und auch weltweit in den letzten Monaten große Schritte nach vorne gegeben. 1NCE kann NB-IoT aktuell in sieben Ländern Europas, in Deutschland, Österreich, Spanien, Griechenland, Großbritannien, Niederlande und Italien anbieten . Darüber hinaus auch in Festland China mit der China+ SIM Karte. Viele weitere Länder werden folgen. Die aktuelle Verfügbarkeit ist auf der 1NCE Coverage Map jederzeit  interaktiv ablesbar.

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