Internet of Things

Drahtlos ans Ziel
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FUNKTECHNOLOGIEN | VON HARTMUT SCHUMACHER
Egal, ob im smarten Zuhause oder in der Industrie:
Drahtlose Verbindungen beherrschen
das Internet der Dinge. Welche Funkstandards
dabei Verwendung finden, das hängt vom konkreten
Einsatzzweck ab. Prinzipiell sind meist
Technologien gefragt, die wenig Strom benötigen.
Datenübertragung per Funk ist ein unverzichtbarer
Bestandteil des Internets der Dinge.
Verbindungen per Kabel sind prinzipiell zwar
weniger anfällig für Störungen und für Datendiebstahl.
In vielen Fällen ist jedoch das Verwenden
von Kabeln entweder zu aufwendig,
nicht möglich oder aber zu unkomfortabel –
beispielsweise dann, wenn eine große Zahl von
Sensoren zum Einsatz kommt, die an schwer zugänglichen
Orten angebracht sind. Auch bei der
Verwendung von Inspektionsdrohnen sind Funktechnologien
zwingend erforderlich. Gleiches gilt
bei tragbaren Geräten für Privatanwender, wie
zum Beispiel Fitness-Armbänder oder smarte
Akkubohrer. Dementsprechend verbreitet sind
Funkverbindungen: Laut der Farnell-Studie „Die
Zukunft des IoT“ kommunizieren derzeit 74 Prozent
der IoT-Geräte in den Wirtschaftsräumen
Europa, Naher Osten und Afrika sowie Amerika
über drahtlose Verbindungen.
Vielfältige Einsatzzwecke
Im Internet der Dinge gibt es aber nicht die
eine Funktechnologie, die sich durchsetzt.
Denn verschiedene Einsatzzwecke stellen
unterschiedliche Bedingungen: Bei vielen Geräten
beispielsweise ist ein niedriger Stromverbrauch
wichtig, bei anderen hingegen eine hohe
Übertragungsgeschwindigkeit. Bei anderen Anwendungen
kann die Reichweite entscheidend
sein. Zum Einsatz kommen daher unterschiedliche
Funktechnologien, darunter bekannte Vertreter
wie Wi-Fi, Mobilfunk und Bluetooth, allerdings
oft in IoT-spezifischen Ausführungen.
Von Zentimetern bis Kilometern
Am übersichtlichsten lassen sich die Funktechnologien
anhand ihrer Reichweite gruppieren:
Zu den Technologien mit geringer Reichweite
(typischerweise einige Zentimeter bis etwa
zehn Meter) gehören die Standards ANT (für
den Einsatz in Sport- und Gesundheitsgeräten),
RFID (zum Identifizieren von Gegenständen) und
NFC (für das kontaktlose Bezahlen mit Smartphone
oder Geldkarte). Funktechnologien mit
mittlerer Reichweite können in der Regel Entfernungen
von bis zu 100 Metern überwinden.
In diese Gruppe gehören Bluetooth,
Wi-Fi und ZigBee. Typische
Anwendungen sind das Anbinden
von Lautsprechern,
die Internet-Versorgung von
mobilen Geräten sowie das
Ansteuern von Heimautomatisierungsgeräten
und
von Produktionsanlagen in
der Industrie. Funktechnologien
mit hoher Reichweite
schließlich sind in
der Lage, mehrere Kilometer
zu überbrücken,
und eignen sich daher
beispielsweise für die Anbindung
von Stromzählern,
Landwirtschaftsmaschinen und Fertigungsanlagen.
Hier dominieren derzeit LPWAN-Netze,
die entweder (wie LoRaWan und Sigfox)
lizenzfreie Frequenzbänder benutzen oder
aber (wie NB-IoT und LTE-M) auf bestehenden
Mobilfunknetzen aufbauen. Eine ernst zu nehmende
Konkurrenz dazu wird in Zukunft der
derzeit neueste Mobilfunkstandard 5G sein,
der bis 2025 flächendeckend in Deutschland
zur Verfügung stehen soll. Er bietet einerseits
Funktionen, die bei niedrigen Datenraten
einen geringen Energieverbrauch verursachen,
und andererseits Funktionen, die zuverlässige
Verbindungen mit geringer Verzögerung ermöglichen,
wie sie zum Beispiel für autonome
Fahrzeuge und für Industrieanlagen erforderlich
sind.
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