Die NB-IoT-Kommunikation eines Ultraschallwasserzählers basiert auf einer durchgängigen Cloud-Pipeline-End-Architektur. Der gesamte Prozess umfasst vier Hauptschritte:
1. Messung und Datenerfassung auf der Terminalseite
Der Ultraschall-Wasserzähler misst den Durchfluss mittels Laufzeitmessung (ToF): Zwei Ultraschallwandler senden und empfangen abwechselnd Signale. Die Durchflussrate wird aus der Laufzeitdifferenz zwischen An- und Abwärtsausbreitung berechnet. Die Steuereinheit (MCU) erfasst die Durchflussdaten, führt eine Temperaturkompensation durch und speichert sie lokal.
2. NB-IoT-Netzwerkzugriff und Datenübertragung
Das integrierte NB-IoT-Modul (z. B. BC95, A7670) wird durch den RTC-Timer aktiviert. Es initiiert den Netzwerkzugriff über AT-Befehle, führt die Benutzerauthentifizierung durch und stellt eine Verbindung her. Die Daten werden in einem Standardformat (z. B. TLV/Binär) mit Geräte-ID, Zeitstempel, Datenfluss und Batteriestatus verpackt und anschließend über Protokolle wie CoAP/MQTT übertragen.
3. Weiterleitung und Sicherheit auf der Netzwerkschicht
Die Daten durchlaufen die NB-IoT-Basisstation → Kernnetz → IoT-Plattform (z. B. OneNET). Die Übertragung ist durch DTLS-Verschlüsselung und Geräteidentitätsauthentifizierung gesichert, um Manipulation und Abhören zu verhindern.
4. Plattformseitige Anwendung und bidirektionale Steuerung
Die Plattform des Wasserversorgungsunternehmens analysiert und speichert Daten und ermöglicht so Fernablesung, Abrechnung, Leckageerkennung und Ventilsteuerung. Die Plattform kann Befehle (z. B. Parameter auslesen, Ventil öffnen/schließen) an den Zähler senden, der diese ausführt und die Ergebnisse über das NB-IoT-Netzwerk zurückgibt.
Wichtige Mechanismen mit geringem Stromverbrauch:
PSM (Energiesparmodus): Wechselt nach der Übertragung in einen Tiefschlafmodus mit einem Stromverbrauch im μA-Bereich.
eDRX: Erweitert den diskontinuierlichen Empfang, um Latenz und Stromverbrauch auszugleichen.
Der typische tägliche Stromverbrauch für die Uplink-Verbindung beträgt ca. 18,7 mJ, was eine Batterielebensdauer von 8–10 Jahren ermöglicht.
Veröffentlichungsdatum: 21. April 2026