20.06.2022

Gamechanger Connectivity – Konnektivität als essenzieller Baustein des IoT

Bei dem jährlichen Event „IoT Business Trends“ ist der eco mit verschiedenen Expert:innen aus dem IoT -Umfeld in die Diskussion rund um das Thema Konnektivität eingestiegen. Dabei entstand ein deutliches Bild, wie unabdingbar Konnektivität für IoT-Projekte in allen Bereichen ist. Eingegangen wurde auf verschiedene Konnektivitätsstandards und -möglichkeiten, um Geräte miteinander zu vernetzen und zu zeigen, welche Standards sich für welche Bereiche eignen. Ein weiterer wichtiger Punkt, der diskutiert wurde, war der Aspekt Sicherheit beim Vernetzen von IoT-Geräten.

Im Internet of Things (IoT) ist alles miteinander vernetzt. Die Basis dafür schaffen verschiedene Übertragungstechnologien. „IoT und Konnektivität sind eng miteinander verbunden und viele Beispiele zeigen, dass dies auch sinnvoll ist“, so Dr. Bettina Horster, Leiterin der Kompetenzgruppe IoT beim eco Verband und Vorstand der VIVAI Software AG. Konnektivität ist also für die Realisierung von IoT-Projekten ein ausschlaggebender Faktor und bildet das Verbindungsstück der IoT-Architektur zwischen Hardware und der IoT Plattform. Zuverlässig, regelmäßig und sicher soll die Kommunikation im IoT ablaufen. Es gibt verschiedene Übertragungsstandards, die für unterschiedliche Anwendungen eingesetzt werden können, wie z. B.:

  • Narrowband-IoT
  • LoRaWAN
  • Sigfox
  • Bluetooth
  • ZigBee
  • Z-Wave
  • WiFi

Es gibt es viele Möglichkeiten der Konnektivität, doch nicht jede Technologie ist auch für jede Anwendung sinnvoll und passend oder konnte sich großflächig durchsetzen. Zusätzlich spielt hier auch der neue MATTER-Standard mit hinein.

Funkrauchmelder, die Alarmsignale an die Feuerwehr senden, vernetzte LKW, die auch bei unvorhergesehenen Verzögerungen schon von unterwegs ihre exakte, neue Ankunftszeit am Zielort melden, intelligente Maschinen, die selbstständig eine Reparatur veranlassen oder auch das smarte Zuhause – Beispiele für verschiedene Anwendungsfälle mit unterschiedlichen Anforderungen. Dennoch müssen alle Geräte zuverlässig und sicher kommunizieren. Die Konnektivität ist also der Schlüssel der vernetzen IoT-Welt.

Doch welche Technologie ist für welche Anwendung geeignete? Wie kann die Konnektivität die Smart City, das smarte Quartier oder das Smart Home verändern oder sogar revolutionieren? Wie schafft man es bei der Konnektivität eine sichere Kommunikation zu gewährleisten?

 

IoT Business Trends_ Team

 

Möglichkeiten von Konnektivität durch verschiedene Übertragungstechnologien

Mittlerweile gibt es viele verschiedene Technologien mit denen sich IoT-Geräte entsprechend ihren Anforderungen vernetzen lassen. Grundsätzlich finden sich im IoT vernetzte Geräte aller Art, dabei bildet der Datentransport in beide Richtungen oftmals die Sollbruchstelle und zuverlässige Übertragungsmöglichkeiten sind gefordert. Narrowband-IoT und LaRaWan zeichnen sich hierbei mit einigen Vorteilen, besonders für Smart-City-Anwendungen und den industriellen Bereich aus.

Narrowband- IoT

Gerade global gedacht, funktionierten viele Übertragungstechnologien nicht einwandfrei oder sind zu kompliziert oder zu teuer, wie auch Christin J. Pereira, COO von grandcentrix und IoT-Beiratsmitglied beim eco in seinem Fachvortrag ausführte. Gerade die Nutzung des Mobilfunks ist global gesehen sehr teuer und erzeugt einen enormen Stromverbrauch.

Narrowband-IoT oder auch NB-IoT ist ein Standard zur Datenübertragung, der auf die verlässliche Übertragung kleiner Datenmengen, Telemetriedaten, zugeschnitten ist. Er gilt im Internet der Dinge als Baustein für Effizienz und Innovation, wenn es um Konnektivität geht. NB-IoT steht international zur Verfügung und seit ca. drei Jahren auch in Deutschland.

Narrowband-IoT besitzt eine schmale Bandbreite und verbraucht weniger Energie. Die Batterien in den Sensoren, die in solchen Netzwerken arbeiten und die Datensignale übertragen, halten bis zu zehn Jahre. Anwendungen, die auf diese Technologie zurückgreifen, können sowohl bei der Nutzung des Dienstes als auch für entsprechende Modems kostengünstig umgesetzt werden.

Der spezielle Vorteil von NB-IoT ist eine gute Gebäudedurchdringung. NB-IoT sendet und empfängt selbst dort noch Daten, wo ein mobiles Endgerät wie ein Smartphone keinen Empfang mehr hat. Dank der geringeren Netzbelastung durch schmale Bandbreiten ist es möglich, dass einzelne Funkzellen bis zu 50.000 Geräte störungsfrei kommunizieren können. Gerade bei der Vernetzung von Maschinen kann Narrowband-IoT eine schnelle und einfache Lösung sein, die sich auch zur Nachrüstung von Geräten eignet und somit auch für z. B. Smart Maintenance gut einsetzbar ist.

LoRaWAN

LoRaWan (Long Range Wide Area Network) ist eine Spezifikation für drahtlose batteriebetriebene Systeme in einem regionalen, nationalen oder auch globalen Netzwerk. LoRaWAN zielt dabei auf die wichtigsten Anforderungen des IoT ab und bildet somit ebenfalls einen wichtigen Standard für die Konnektivität im IoT.

Erst im Mai 2022 hat beispielsweise NetCologne ihr LoRaWAN-Funknetz für die Stadt Köln freigeschaltet und somit einen wichtigen Schritt in Richtung Smart City gemacht, um stetig Mehrwerte für die Bürger:innen und Unternehmen in Köln zu schaffen, wie Bastian Faßnacht, Produktmanager bei NetCologne es in seinem Fachvortrag beschreibt.

Auch LoRaWAN zeichnet sich durch eine energieeffiziente Vernetzung von Geräten und eine sehr gute Gebäudedurchdringung aus. Mit den batteriebetriebenen Sensoren lassen sich Daten sammeln, die Auskunft über den Zustand von Geräten oder Gegenständen und deren Auslastung geben und durch die sich Prozesse automatisieren lassen.

Praktische Anwendungen sind beispielsweise ein intelligentes Verkehrsmanagement, ein smartes Parkleitsystem, das automatische Fernauslesen von Strom- und Wasserzählern, die Überwachung von Fahrstühlen, Fenstern und Außentüren in Wohn- oder Bürogebäuden, die bedarfsgerechte Steuerung von Straßenlaternen oder die Kontrolle der Luftqualität. Das Funknetzwerk eignet sich sowohl für Sensoren als auch Aktoren und kann branchenübergreifen genutzt werden.

 

Konnektivität in der Praxis

In der Praxis stellen die vielen Konnektivitätsmöglichkeiten die Hersteller allerdings auch vor einige Herausforderungen. Nicht jeder innovative Standard eignet sich für jede Anwendung oder ist für jedes Gerät praktikabel oder verfügbar. An vielen Stellen kommt es häufig zu Kompatibilitätsproblemen, weshalb Geräte oftmals mit mehreren Übertragungstechnologien ausgestattet sein müssten, beschreibt Dr. Bettina Horster die aktuelle Lage in ihrem Vortrag. Eine Lösung für diese Probleme könnten 5G und 6G- Technologien sein, jedoch sind Sensoren mit diesen Technologien noch nicht auf dem Markt verfügbar.

 

IoT Business Trends 2022_ Dr. Bettina Horster

 

Herstellerseitig formt sich die Forderung nach Vereinfachung und somit unkomplizierter und einheitlichen Möglichkeiten der Konnektivität, zumindest in Abhängigkeit der unterschiedlichen Anforderungen innerhalb verschiedener Branchen, wäre ein einheitlicher Standard durchaus sinnvoll.

 

Sicherheit und Konnektivität als untrennbare Einheit

Gerade im IT- und IoT-Umfeld zeichnet sich eine Zunahme der Kriminalität ab, dabei ist vor allem der Mittelstand stark betroffen. Oftmals wird an der Absicherung von Systemen und Geräten gespart. Ein Faktor ist sicherlich, dass die Verschlüsselung von Sensoren ein Energiefresser ist und dadurch die Laufzeit der Sensorik verringert wird.

Mehr Sicherheit schaffen:

  • Verschiedene Netzwerke nutzen, um kein leichtes Einfallstor zu bieten
  • Möglichkeit der Identifikation von Manipulationen
  • Möglichkeit Manipulationen auch wieder rückgängig zu machen

Gerade im IoT ist der Security-by-Design—Ansatz ein wichtiger Aspekt, um die Sicherheit von IoT-Projekt bestmöglich zu gewährleisten. Dabei spielt vor allem der Dreiklang aus

  • Device
  • Connection
  • Cloud

eine wichtige Rolle. Hier sollten alle Bereiche bei der Absicherung von IoT-Umsetzungen mitgedacht werden. Zudem können verpflichtende Zertifizierungen von IoT-Geräten ebenfalls ein Schlüssel zu mehr Sicherheit im Internet of Things sein.

 

Fazit

Die IoT Business Trends haben auch in diesem Jahr gezeigt, dass das Internet of Things ständig in Bewegung ist und sich stetig weiterentwickelt. Gerade hinsichtlich des Fokusthemas Konnektivität wird sich die Branche in Zukunft sicherlich noch verändern und IoT-Projekte, ob im Smart-City-, Smart-Home- oder Smart-Factory-Bereich werden verstärkt in die Umsetzung finden. Konnektivität wird hierbei eine zentrale Rolle spielen. Verschiedene Übertragungstechnologien können branchenübergreifend echte Mehrwerte schaffen und Treiber des IoT sein.

IoT Business Trends 2022_Gamechanger Connectivity - Konnektivität als essenzieller Baustein des IoT 1