Das Internet der Dinge (IoT) entwickelt sich rasant weiter und spielt eine immer größere Rolle im Leben der Menschen. Mit der zunehmenden Verbreitung von IoT-Anwendungen wird es immer mehr unterschiedliche Technologien und Geräte geben, die in zunehmendem Maße auf drahtlose Kommunikationstechnologie angewiesen sein werden.
Das Internet der Dinge beginnt mit der Netzwerkkonnektivität, doch da es sich beim IoT um ein so weitreichendes und vielfältiges Gebiet handelt, gibt es sicherlich keine Kommunikationslösung, die für alle Fälle geeignet ist. In diesem Artikel werfen wir einen Blick auf sechs führende drahtlose IoT-Technologien.
1. Mobilfunk (2G/3G/4G/5G)
Mobilfunknetze sind auf dem Verbrauchermarkt fest etabliert, bieten zuverlässige Breitbandkommunikation und unterstützen eine Vielzahl von Anwendungen für Sprachanrufe und Video-Streaming. Der Nachteil ist, dass sie mit sehr hohen Betriebskosten und einem hohen Energiebedarf verbunden sind.
Zwar sind Mobilfunknetze für die meisten batteriebetriebenen IoT-Sensoranwendungen nicht geeignet, doch eignen sie sich hervorragend für bestimmte Anwendungsfälle, wie beispielsweise vernetzte Fahrzeuge oder das Flottenmanagement im Transport- und Logistikbereich. Darüber hinaus können Dienste wie Infotainment im Fahrzeug, Verkehrsführung, Fahrerassistenzsysteme (ADAS) sowie Flottentelematik und -ortung auf allgegenwärtige Mobilfunknetze mit hoher Bandbreite zurückgreifen.
5G, das Mobilfunknetz der nächsten Generation mit hohen Geschwindigkeiten und extrem geringer Latenz, wird die Zukunft von selbstfahrenden Autos und Augmented Reality (AR) prägen. Es wird außerdem erwartet, dass 5G die Echtzeit-Videoüberwachung im Bereich der öffentlichen Sicherheit, die mobile Echtzeitübertragung medizinischer Datensätze für das vernetzte Gesundheitswesen sowie bestimmte zeitkritische Anwendungen in der industriellen Automatisierung ermöglichen wird.
2. Low-Power-Wide-Area-Netzwerk (LPWAN)
Low-Power-Wide-Area-Netzwerke sind ein neues Phänomen im Internet der Dinge. Diese Technologiefamilie wurde entwickelt, um groß angelegte IoT-Anwendungen in Industrie, Handel und auf Universitätsgeländen zu unterstützen, indem kleine, kostengünstige Batterien eingesetzt werden, um über Jahre hinweg Fernkommunikationsdienste bereitzustellen.
LPWAN kann praktisch alle Arten von IoT-Sensoren verbinden und ermöglicht so zahlreiche Anwendungen – von der Fernüberwachung über intelligente Verbrauchsmessung und Arbeitssicherheit bis hin zur Gebäudesteuerung und zum Facility-Management. Allerdings kann LPWAN nur kleine Datenmengen mit geringer Übertragungsrate senden, weshalb es sich besser für Anwendungsfälle eignet, die keine hohe Bandbreite erfordern und nicht zeitkritisch sind.
Zudem sind, wie bereits erwähnt, nicht alle LPWANs gleich. Heutzutage gibt es lizenzierte LPWAN-Technologien (NB-IoT, LTE-M) und nicht lizenzierte LPWAN-Technologien (wie beispielsweise MIOTY, LoRa , Sigfox usw.). Diese Technologien unterscheiden sich darin, inwieweit sie sich auf wichtige Netzwerkfaktoren auswirken. So ist beispielsweise der Stromverbrauch ein wesentliches Problem bei lizenzierten LPWANs auf Mobilfunkbasis, während bei der Einführung unlizenzierter Technologien die Dienstgüte und die Skalierbarkeit zu berücksichtigen sind. Hauptproblem. Darüber hinaus ist die Standardisierung ein weiterer wichtiger Faktor, den es zu berücksichtigen gilt, wenn Sie langfristige Zuverlässigkeit, Sicherheit und Interoperabilität gewährleisten möchten.
3. WLAN und WLAN HaLow
Angesichts der weit verbreiteten Nutzung von WLAN in Unternehmen und Privathaushalten muss man es eigentlich nicht mehr erklären (IEEE 802.11a/b/g/n). In der Welt des IoT spielt WLAN jedoch keine so große Rolle.
Abgesehen von einigen wenigen Anwendungsbereichen wie Digital Signage und Überwachungskameras in Innenräumen ist WLAN keine praktikable Lösung für die Vernetzung von IoT-Endgeräten, da es erhebliche Einschränkungen hinsichtlich Reichweite, Skalierbarkeit und Stromverbrauch aufweist. Stattdessen kann die Technologie als Backend-Netzwerk dienen, das aggregierte Daten von einem zentralen IoT-Hub in die Cloud überträgt, insbesondere in Smart Homes. Ernsthafte Sicherheitsbedenken behindern häufig den Einsatz in industriellen und gewerblichen Anwendungsfällen.
Wi-Fi HaLow (IEEE 802.11ah) – eine neue, noch wenig bekannte Variante von Wi-Fi – bietet erhebliche Verbesserungen hinsichtlich Reichweite und Energieeffizienz und eignet sich damit für ein breiteres Spektrum an IoT-Anwendungsfällen. Dennoch hat die Technologie bislang wenig Anklang und Unterstützung in der Branche gefunden, was zum Teil auf ihr geringes Sicherheitsniveau zurückzuführen ist. HaLow nutzt zudem das 900-MHz-Band, das nur in den Vereinigten Staaten verfügbar ist, sodass es sich bei weitem nicht um eine globale Lösung handelt.
4. Bluetooth und BLE
Bluetooth gehört zur Kategorie der persönlichen drahtlosen Netzwerke und ist eine Kommunikationstechnologie für kurze Reichweiten, die sich auf dem Verbrauchermarkt gut etabliert hat. Das neue Bluetooth Low Energy optimiert dank seines geringen Stromverbrauchs die IoT-Anwendungen für Verbraucher noch weiter.
BLE-fähige Geräte werden in erster Linie in Verbindung mit elektronischen Geräten (in der Regel Smartphones) verwendet, die als Knotenpunkte für die Datenübertragung in die Cloud dienen. Heute ist BLE weit verbreitet in tragbaren Fitness- und medizinischen Geräten (wie Smartwatches, Blutzuckermessgeräten, Pulsoximetern usw.) sowie in Smart-Home-Geräten (wie Türschlössern) integriert, über die Daten problemlos an Smartphones übertragen und dort visualisiert werden können. Im Einzelhandel lässt sich BLE mit Beacon-Technologie kombinieren, um Kundenservices wie die Navigation im Geschäft, personalisierte Werbeaktionen und die Bereitstellung von Inhalten zu verbessern.
5. Zigbee und andere Mesh-Protokolle
Zigbee ist eine drahtlose Nahbereichstechnologie mit geringem Energieverbrauch (IEEE 802.15.4), die in der Regel in einer Mesh-Topologie eingesetzt wird, um die Reichweite durch die Weiterleitung von Sensordaten über mehrere Sensorknoten hinweg zu vergrößern. Im Vergleich zu Low-Power-Wide-Area-Netzwerken bietet Zigbee höhere Datenübertragungsraten, verringert jedoch gleichzeitig aufgrund der Mesh-Konfiguration die Energieeffizienz.
Aufgrund ihrer geringen räumlichen Entfernung (<100m), Zigbee and similar mesh protocols (e.g. Z-Wave, Thread, etc.) are best suited for mid-range IoT applications where nodes are evenly distributed and in close proximity. In general, Zigbee is a perfect complement to WI-FI for various home automation applications such as smart lighting, HVAC control, security and energy management. Before the advent of low-power wide area networks, mesh networks were also implemented in industrial environments to support a variety of remote monitoring solutions. However, they are far from ideal for many geographically dispersed industrial facilities, and their theoretical scalability is often limited by increasingly complex network setup and management.
6. RFID – Radiofrequenz-Identifikation (RFID)
Mithilfe von Funkwellen werden kleine Datenmengen über kurze Entfernungen von einem RFID-Tag an ein Lesegerät übertragen. Bis heute hat diese Technologie eine bedeutende Revolution im Einzelhandel und in der Logistik ausgelöst. Durch das Anbringen von RFID-Tags an verschiedenen Produkten und Geräten können Unternehmen ihre Bestände und Vermögenswerte in Echtzeit nachverfolgen, was eine bessere Bestands- und Produktionsplanung sowie ein optimiertes Lieferkettenmanagement ermöglicht. Da IoT-Anwendungen weiter zunehmen, festigt RFID zunehmend seine Position im Einzelhandel und ermöglicht IoT-Anwendungen wie intelligente Regale, Selbstbedienungskassen und intelligente Spiegel.
Zusammenfassend lässt sich sagen, dass jeder vertikale IoT-Bereich und jede Anwendung ihre eigenen, spezifischen Netzwerkanforderungen hat, die an die jeweiligen Anwendungsanforderungen angepasst sind. Bei der Auswahl der IoT-Technologie sollten nicht nur die Entfernung, sondern auch Faktoren wie Frequenzband, Stromverbrauch, Datenrate, Sicherheit und Netzwerkbereitstellung berücksichtigt werden.
