Krieg in der IoT-Kommunikation

Bleiben TK-Provider beim IoT aus dem Spiel?

Björn Böttcher ist Senior Analyst und Data Practice Lead bei Crisp Research mit dem Fokus auf Analytics, BI, datenbasierte Geschäftsmodelle und Künstliche Intelligenz. Mit mehr als 10 Jahren Berufserfahrung in der IT und einem wissenschaftlichen Hintergrund und Fokus stehen moderne Lösungen mit praktischem Nutzen im Fokus seiner Betrachtung.

Internet of Things (IoT) braucht Kommunikation. Ohne ein entsprechend effizientes Kommunikationsmedium zur Vernetzung bleiben Dinge eben einfach nur Dinge. Doch wie kann die Kommunikation der vielen, vielen Dinge in Zukunft sichergestellt werden?
Foto: weedezing - shutterstock.com

Welcher Standard wird sich etablieren? Apple stelle mit dem HomeKit auf der WWDC (Worldwide Developer Conference) im Juni 2014 keine revolutionäre neue Technologie vor, sondern vielmehr eine Art und Weise, viele unterschiedliche Technologien zu vereinen, um eine einheitliche Zugriffsmöglichkeit auf seine SmartHome-Geräte zu haben. Dies zeigt bereits, dass es momentan viele unterschiedliche Anbieter mit den unterschiedlichsten Produkten, Protokollen, Netzwerken und Schnittstellen gibt. Bei der Kommunikation scheint es besonders verschwommen zu sein.

Evolution: Von M2M zu IoT

Wenn wir an Internet of Things denken, dann mag uns zunächst die Frage in den Sinn kommen, was denn das IoT so neu macht und was es denn überhaupt von Machine-to-Machine(M2M)-Interaktionen und –Anwendungen unterscheidet. Dazu muss man sich die Evolution ein wenig anschauen, welche zu der heutigen Art von IoT geführt hat. Die M2M-Technologie war ausschließlich auf den B2B-Bereich fokussiert und ermöglichte nur vertikale Anwendungsszenarien. Die Entwicklung der Technologien ist sehr komplex und proprietär getrieben. Dadurch ist auch nur eine begrenzte Anzahl an BigData Anwendungsfälle denkbar, um einen Mehrwert für die einsetzenden Unternehmen zu ermöglichen.

Die nächste Evolutionsstufe waren dann die smarten Umgebungen. Hier wurden bereits Millionen von mobilen Mobilfunkverbindungen zwischen Endgeräten hergestellt, um B2B- und B2C-Anwendungsfälle abzudecken. Dennoch waren auch in dieser Evolutionsstufe nur vertikale Anwendungsszenarien denkbar. Es führte aber auch zur Definition von Standards.

Die Evolution des Iot: Von M2M über smarte Umgebungen zum Internet of Things.
Die Evolution des Iot: Von M2M über smarte Umgebungen zum Internet of Things.
Foto: Crisp Reasearch AG, 2016
The Next Now! - Foto: shutterstock.com - SFIO CRACHO

The Next Now!

Das Internet of Things ist die aktuell letzte Stufe in diesem Technologiebereich. Wir haben Millionen von Geräten, Sensoren und Aktoren, welche nun miteinander über offene Standards kommunizieren können und welche eine horizontale Entwicklung von Anwendungsfällen ermöglichen. Durch die Öffnung von Schnittstellen ergeben sich unzählige neue Chancen, Dinge zu verbinden und auch die Analyse und Auswertung der Daten beispielsweise die Nutzung von Big-Data-Technologien ermöglichen wiederum datenbezogene Optimierungen und neue Geschäftsmodelle. Die Fokussierung auf einen Bereich der Wirtschaft ist auch weggefallen. Alle möglichen Kombinationen sind denkbar: B2B, B2C, B2B2C...

Anforderungen an die Kommunikation

Wenn wir uns einmal das IoT-Wertschöpfungskonzept anschauen, dann steht in der Mitte des IoT-Stack die Netzwerkschicht. Mit Hilfe des Bindeglieds zwischen den Sensoren oder Aktoren und der Analyseschicht werden die kommunikativen Grundpfeiler einer IoT-Lösung gelegt. Doch welche Anforderungen stellt eine solche IoT-Lösung an sein Netzwerk? Wie sehen die Netzwerkarchitekturen aus?

Das IoT-Wertschöpfungskonzept: In der Mitte des IoT-Stack steht die Netzwerkschicht.
Das IoT-Wertschöpfungskonzept: In der Mitte des IoT-Stack steht die Netzwerkschicht.
Foto: Crisp Reasearch AG, 2016

Welche Übertragungseigenschaften haben unterschiedliche Sensoren? Gibt es überhaupt gemeinsame Eigenschaften, die an eine bestimmte Art von Netzwerk gestellt werden können? Beginnen wir mit den Anforderungen von Sensoren. Sensoren und Aktoren benötigen eine Möglichkeit mit vielen anderen Geräten ihresgleichen interagieren zu können. Zusätzlich muss gewährleistet sein, dass die Information von und zu den Geräten gelangt. Die Informationsmenge ist dabei sehr gering. Selbst bei der Übertragung von Sprache werden relativ wenige Bytes über die Netzwerke transferiert. Ebenso wichtig ist die Energie, welche verbraucht wird. Denn wer möchte schon jeden Monat in seinem Haus bei sämtlichen SmartHome-Geräten einen Batteriewechsel vornehmen? Zusammenfassend kann man also als Anforderungen definieren:

  • Geringe Datenraten

  • Einbindung vieler Endgeräte

  • Geringe Kosten pro Gerät

  • Geringe Installationskosten

  • Unterstützung von unzähligen Geräten

  • Geringer Energieverbrauch

  • Überbrückung großer und kleiner Distanzen

  • Volle Abdeckung: Gute Durchdringung von Gebäuden und unterirdischen Orten

Netzwerkarchitektur von IoT-Applikationen
Netzwerkarchitektur von IoT-Applikationen
Foto: Crisp Reasearch AG, 2016

Anwendungsszenarien für Internet of Things

Mit den zuvor definierten Anforderungen an die Kommunikationsnetzwerke lassen sich unterschiedliche IoT-Anwendungsszenarien entsprechend bewerten und kategorisieren. Die Spannbreite von Anwendungsszenarien reicht dabei von klassischen SmartHome Anwendungen, über Wearables bis hin zur Industrie 4.0. Entsprechend der für jeden Anwendungsbereich notwendigen Kommunikationsanforderung in Europa, wurde eine Abdeckungsprognose erstellt und den unterschiedlichen Szenarien zugeordnet.

Netzwerkanforderungen von IoT-Anwenderszenarien
Netzwerkanforderungen von IoT-Anwenderszenarien
Foto: Crisp Research AG, 2016

Dies führt dann zu einer Bewertung bezüglich der Abdeckung an Kommunikationsanforderungen für IoT-Anwendungen. In der Übersicht wird deutlich, dass viele der Anforderungen von den aktuellen Netzwerken nicht erfüllt werden können. Dies ist gerade in vielen Bereich der Industrie 4.0, den Environmental Monitoring oder aber auch Einzelhandel der Fall. Oftmals müssen kostengünstige Lösungen gefunden werden, die tief in Industrieanlagen, in Abwasserkanäle, U-Bahnschächte usw. hineinreichen, wo eine lange Laufzeit der Batterie extrem wichtig ist.

Netzwerktypen und die Abdeckung von IoT-Anforderungen
Netzwerktypen und die Abdeckung von IoT-Anforderungen
Foto: Crisp Research AG, 2016

Fazit und Ausblick

Mit den hier definierten Anforderungen zeigen sich bereits erste Probleme bei der Abdeckung von allen Anwendungsszenarien mit Hilfe von existierenden Netzwerklösungen. Wenn man neben der technischen Lücke auch noch monetäre Überlegungen in die Investitionen mit einbezieht, dann erschließt sich schnell die Frage nach Alternativen in der IoT-Kommunikation. Der nächste Analyst View beschäftigt sich mit den Netzwerkoptionen, welche bereits heute bzw. demnächst zur Verfügung stehen werden. (mb)

 

hirnwuehler

Klasse, man hat erkannt das die Daten auch irgendwann irgendwo ankommen sollen.
Klar es stehen nicht überall physikalische Leitungen zur Verfügung und es muss auch über die "Luft-Schnittstelle" ein übertragen der Daten möglich sein.
Dieser Markt befindet sich derzeit im Umbruch. Nach 3G/4G wird es zukünftig 5G oder was auch immer geben. Die alten vorhandenen Techniken werden sukzessive verschwinden....
--> Was dann?
Was die Vernetzung untereinander betrifft kann ich nur eines feststellen:
Es ist und bleibt ein Netz und kein Teppich...

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