Drahtlose Verbindungen
Anschlusspunkte für das IoT
Die Wahl der richtigen IoT-Anbindung war bislang schon nicht einfach, und mit 5G kommt nun ein neuer massiv beworbener Spieler aufs Feld. Doch worauf kommt es wirklich an?
Das Internet of Things (IoT) gewinnt spätestens seit der Vergabe der Lizenzen für den Ausbau des 5G-Mobilfunknetzes auch außerhalb der Fachmedien an Präsenz und Bedeutung. Auf seiner grundlegendsten Ebene ist das IoT ein riesiges Netzwerk von internetverbundenen "Dingen", die Informationen oder Daten sammeln und an Rechenzentren übertragen. Diese etwas unkonkret klingenden Dinge können kleine Sensoren an Frachtcontainern, tragbare Geräte, aber auch größere Maschinen sein, bis hin zu einem Flugzeugtriebwerk.
Angesichts der dynamischen Entwicklung in der IoT-Landschaft stellt sich die Frage, was die wichtigsten Techniken sind, die dieses ständig wachsende, globale Netzwerk prägen und vorantreiben. Ist 5G entscheidend für den weiteren Fortschritt, und läutet es zugleich das Ende der drahtlosen IoT-Kommunikation über 2G ein?
5G wird langsam konkreter
Dank 5G soll in nicht allzu ferner Zukunft eine Hochgeschwindigkeitsverbindung für alle privaten und gewerblichen Nutzer verfügbar sein. Das hört sich gut an für Haushalte und Unternehmen - nur nicht für jene in den ländlichen Regionen, in denen es zunächst keine 5G-Abdeckung geben wird. 5G verspricht Mobilfunk mit Geschwindigkeiten, die kabelgebundenen Breitbanddiensten entsprechen und diese häufig sogar übertreffen sollen. Neben den offensichtlichen Vorteilen für mobile Nutzer kommen die Hochgeschwindigkeitsverbindung und die erhöhte Verfügbarkeit generell dem IoT zugute, indem mehr Geräte mehr Daten senden und empfangen können. Dennoch ist 5G möglicherweise nicht für alle IoT-Szenarien die passende Lösung. Wie sieht es zum Beispiel mit der Vernetzung zwischen Städten und über Grenzen hinweg aus? Was ist für eine wirklich allgegenwärtige globale IoT-Abdeckung erforderlich, und wie lassen sich die Lücken zwischen den Versorgungs-Hotspots effizient schließen?
Der Bedarf an 5G wird hauptsächlich durch den Trend zur Smart City getrieben. In einer wirklich intelligenten Stadt sind alle Dinge miteinander verbunden. Das bedeutet, dass Autos einen intelligenten Dialog mit Verkehrssystemen führen, Haushaltsgeräte mit Versorgungsunternehmen kommunizieren, etc. Damit dies möglich ist, muss eine große Bandbreite verfügbar sein - und hier kommt 5G ins Spiel. Mit einer theoretischen Download-Geschwindigkeit von 10.000 MBit/s und einer extrem niedrigen Latenz bietet 5G alles, was eine Smart City an Verbindungseigenschaften braucht.
Es hat den Anschein, dass 5G aus allen oben genannten Gründen das Internet of Things voranbringen wird - zumindest in Ballungsräumen. Für diejenigen Nutzer, die außerhalb der größeren Städte sitzen, über Grenzen hinweg kommunizieren wollen oder in Gebieten tätig sind, in denen 3G noch nicht einmal lückenlos implementiert ist, gestaltet sich die Sache jedoch nicht so einfach. Für einen Großteil der Welt wird 5G für mehrere Jahre noch außer Reichweite bleiben. Hier können jedoch andere Funktechnologien zum Tragen kommen.
SigFox ist eine gute Option für mobile IoT-Geräte und bietet Abdeckung in über 50 Ländern weltweit. Wie LoRa kann SigFox eine größere "Connectivity Bubble" bereitstellen. Das bedeutet, dass sich IoT-Geräte über einen größeren räumlichen Bereich betreiben lassen. Darüber hinaus ist SigFox ein globales Netzwerk. Im Gegensatz zu LoRa lassen sich Geräte in London genauso gut verbinden wie in Paris oder Berlin.
Es gibt jedoch einen Nachteil bei SigFox: Die Geräte funktionieren nur, wenn ein SigFox-Netzwerk vorhanden ist. Derzeit bietet SigFox eine gute Abdeckung in vielen Großstädten der teilnehmenden Länder, aber nicht so sehr in ländlichen oder abgelegenen Gebieten, in denen weniger in Technik und Infrastruktur investiert wird. Wenn es der Business Case erfordert, dass die IoT-Geräte überall vernetzt und erreichbar sind, ist SigFox aus diesem Grund möglicherweise nicht die Antwort.
Für ein Unternehmen, das großflächig tätig ist, wie beispielsweise in einer Rohstoffmine oder auf landwirtschaftlichen Flächen, ist WLAN in der Regel nicht die beste Option, da es grundsätzlich für den Kurzstreckenbetrieb ausgelegt ist. Generell benötigt ein größerer Bereich eine größere Connectivity Bubble. Für diese Anwendungen kommen LPWANs (Low Power Wide Area Networks), also Niedrigenergie-Weitverkehrsnetze wie LoRa, SigFox und mobilfunkzellenbasierte LPWANs, zum Einsatz. Diese Netzwerke ermöglichen eine viel größere Connectivity Bubble und sind ideal für den flächendeckenden Betrieb sensorbasierter Geräte zu niedrigen Kosten. Damit verbrauchen Geräte, die für diese Art von Netzwerken optimiert sind, nur sehr wenig Strom zum Senden und Empfangen von Daten. Dadurch ist ein sehr langer Batteriebetrieb möglich.
Wenn es der Einsatzfall erfordert, dass sich die Geräte bewegen müssen und der Kontakt geschäftskritisch ist, ist eine wirklich globale Anbindungsoption erforderlich. Derzeit gibt es mehrere Möglichkeiten, dies zu erreichen. Eine Option sind etwa Mobilfunkdaten. Aufgrund der allgegenwärtigen GSM-Handys gibt es mittlerweile 3G- oder 4G/LTE-Datenabdeckung fast überall auf der Welt. Möglicherweise muss man jedoch mehrere SIM-Karten und Verträge verwenden und verwalten, und die Abhängigkeit von mobilen Daten kann zu steigenden Roaming-Datenkosten führen. Darüber hinaus gibt es immer noch einige Regionen der Welt, in denen es nach wie vor nur eine 2G-Mobilfunkabdeckung gibt. Dort funktionieren also keine Geräte, die für eine mobile Datennutzung ausgelegt sind.
Die zweite Möglichkeit ist die Nutzung einer globalen IoT-Anbindung, wie sie beispielsweise Thingstream bietet. Über das globale GSM-Netz können sich Geräte in weltweit mehr als 190 Ländern verbinden, solange sie sich in Reichweite eines GSM-Mobilfunkmastes befinden. Angeschlossene Geräte sind durch die Verbindung mit dem stärksten verfügbaren GSM-Signal quasi überall verbunden. Das Netzwerk ist über 2G-, 3G- und 4G-Masten zugänglich und ermöglicht Konnektivität an fast jeden Ort der Welt, von Großstädten bis hin zu ländlichen Gebieten.
Das Verschwinden von 2G war ein Trend, der sich erstmals in Asien abzeichnete. Dort beendete der japanische Provider KDDI seinen 2G-Dienst TU-KA bereits im März 2008. Alle japanischen Mobilfunkbetreiber haben bis April 2012 die 2G-Dienste eingestellt. Damit ist Japan das erste Land, das vollständig auf 3G- und 4G-Netze umgestellt hat. Die Überarbeitung eines weltweit allgegenwärtigen Funkfrequenzspektrums für ein betreiberspezifisches inländisches NB-IoT (Narrowband-IoT) kann sich demnach als schlecht durchdachte Strategie der Provider erweisen, da sie global agierenden Privatkunden keine Alternative bieten.
Schließlich besteht bei der Verwendung einer im Wesentlichen alten Technologie das Problem, dass sie - wie bereits jetzt bei 2G - nicht für immer da sein wird. Länder, die eine Vollversorgung durch 4G/5G anbieten, dürften 2G vermutlich irgendwann abschalten. Bei IoT-Implementierungen, die nur auf 2G basieren, wird dies in Zukunft zu Problemen führen. Wie weit wir in die Zukunft schauen müssen, hängt jedoch vom jeweiligen Gebiet ab. In der Dritten Welt gibt es beispielsweise noch Länder, die noch keinen vollständigen 3G-Einführungstermin haben und eine vollständige Implementierung von 4G/5G kaum absehbar ist. Für diese Länder könnte 5G bis zu zehn Jahre oder mehr entfernt sein.
Selbst Länder mit einer guten 4G-Abdeckung sind wahrscheinlich noch für eine gewisse Zeit davon entfernt, 2G vollständig abzuschalten. In Ländern, in denen die Mobilfunktechnik nur langsam voranschreitet, hatten die Innovatoren keine andere Wahl, als die älteren Technologien zu nutzen. So ist beispielsweise in vielen afrikanischen Ländern die Verwendung von USSD-Kurzcodes (eine textbasierte Messaging-Komponente von 2G) üblich geworden, um Benutzern von Feature-Telefonen den Zugriff auf Websites und Anwendungen zu ermöglichen. Aus diesem Grund wird 2G vielerorts noch einige Zeit eine kostengünstige Option bleiben.
Neue Optionen für das IoT durch 5G
Im Verlauf von 2019 wird es wahrscheinlich einen größeren Vorstoß für die 5G-Anbindung geben. Dadurch wird eine weitere Spur auf dem sehr belebten drahtlosen Web-Highway hinzugefügt, um den Anstieg der Geräte zu bewältigen. Darüber hinaus gibt es anscheinend einen wachsenden Konsens unter Geschäftsführern und Analysten darüber, dass das IoT mehr ist als nur die Verbindung von entfernten Geräten oder Sensoren mit einer Anwendung zur Überwachung einer Temperatur oder eines Alarms.
Die Geschäftswelt beginnt nun zu erkennen, dass sie durch die Kombination von Sensordaten mit einer Vielzahl anderer Datenquellen innerhalb oder außerhalb eines Unternehmens Kosten sparen, operative Effizienz erzielen und beispielsweise neuartige Geschäftsmodelle unterstützen kann. Schließlich hat das IoT ein enormes Potenzial, unser Leben als Verbraucher zu beeinflussen und beispielsweise die Industrie 4.0 mitzugestalten. Dabei geht es auch verstärkt darum, die atemberaubenden Volumen an Daten zu bewältigen.
Die Wahl der richtigen IoT-Anbindung ist aus diesem Grund keine leichte Entscheidung. Jede Installation ist anders und muss daher detailliert bewertet werden, um das beste Ergebnis für den jeweiligen Business Case zu finden. Auch an Anbindungsmöglichkeiten stehen viele verschiedene Varianten mit unterschiedlichen Vorteilen zur Verfügung. Von den vielen verfügbaren Optionen werden jedoch nur sehr wenige tatsächlich perfekt passen. Der Schlüssel zum Erfolg liegt daher eher darin, auf der Grundlage von Forschung und Tests eine sinnvolle Wahl zu treffen, um das IoT-Projekt wie geplant umsetzen zu können.
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