Was sind Eigenschaften eines IoT-Netzwerkes?
- Selbstständige Kommunikation unter einzelnen Objekten.
- Automatisierte Steuerung der verbundenen Objekte in einem IoT-Netzwerk.
- Unsichtbare Integration der Objekte für eine alltagsfähige Akzeptanz.
Abbildung 1: Eine generische IoT Architektur
Wie funktioniert das IoT?
Eine generische IoT Architektur besteht im Wesentlichen aus drei Schichten.
Die erste Schicht ist die physische Welt. Hierbei handelt es sich um ein Objekt, welches in der Regel mit Sensoren ausgestattet ist, um Daten zu verarbeiten oder mittels eines Aktors auf Steuerungsbefehle reagieren zu können. Die Basis für die Datenverarbeitung sind sogenannte eingebettete Systeme. Dies sind aufeinander abgestimmte IT-Komponenten wie z.B. Sensoren und Mikroprozessoren.
In der zweiten Schicht erfolgt die Vernetzung der Objekte untereinander oder mit einem zentralen Steuerungssystem. Die Grundlage für die Vernetzung der Objekte bildet eine Kommunikationsinfrastruktur. Die Objekte sind entweder über ein lokales Netzwerk, über einen Funkstandard wie z.B. LoRaWAN, oder via Internet miteinander verbunden. In diesem Kontext finden sich jedoch auch weitere Möglichkeiten zur Konnektivität (vgl. Abbildung 2).
Die Basis für den automatisierten Informationsaustausch sind häufig Cloud-Lösungen, da diese nicht nur die großen Datenmengen effizient verarbeiten können, sondern es auch möglich wird von jedem Ort aus über das Internet auf die gespeicherten Daten zuzugreifen und diese zu bearbeiten. Für den Datenaustausch sind zusätzliche Integrationsplattformen erforderlich, welche die Konnektivität zwischen den Objekten und IT-Systemen gewährleisten. Diese Zwischenschicht lässt sich auch als "Datendrehscheibe" zwischen der physischen und digitalen Welt bezeichnen.
Die digitale Welt stellt die dritte Schicht dar. Diese umfasst die digitalen Dienste wie die Analyse oder Präsentation von Daten, sowie die Steuerung von Objekten oder Automatisierung von Prozessen. Die Daten werden wiederum via Cloud oder durch andere IT-Server bereitgestellt.
Welche Konnektivitätsansätze im Bereich IoT gibt es?
Im Rahmen von IoT gibt es zur Vernetzung verschiedene Konnektivitätsansätze. Zu den potenziellen Technologien zählen Wide-Area-Network (WAN), Local-Area-Network (LAN), Cellular/Mobilfunk und Low-Power-Wide-Area-Network (LPWAN), welche unterschiedliche Vor- und Nachteile mit Blick auf den geplanten Einsatz haben (vgl. Abbildung 2). Sie lassen sich grundsätzlich in kabelgebundene und kabellose Technologien klassifizieren.
Was ist der Unterschied zwischen IoT und IIoT?
Das IoT umfasst die Vernetzung von Objekten aus dem privaten Umfeld. Zu diesen Alltagsgegenständen zählen beispielsweise Küchenmaschinen oder auch Fitness-Armbänder.
Das IIoT (Industrial Internet of Things) ist der IoT-Ansatz, der auf die industriellen Anwendungen im Bereich von Fabrikprozessen und Produktionseinrichtungen bezogen wird.
Was sind die wichtigsten IoT-Anwendungsbereiche?
Das IoT wird in diversen Bereichen angewendet und dient dabei in der Regel der Auswertung und/oder Weiterverarbeitung der gewonnen Informationsdaten. Die wichtigsten Anwendungsbereiche lassen sich grundsätzlich in drei Kategorien clustern:
Ein Smart Home ist ein privater Haushalt, bei dem vernetzte Geräte miteinander kommunizieren. Dabei kann es sich um ein Thermostat handeln, das sich autonom an wechselnde Gegebenheiten, die über den Sensor eines Außenthermometers digital gemeldet wird, anpasst und dadurch zu einer verbesserten Energiebilanz beiträgt. Die Temperaturregelung erfolgt dabei nicht nur über die Heizung, sondern ebenso durch Ansprechen des Aktors zum Ein- und Ausfahren der Markise, welche die Temperatur über die Intensität der Sonneneinstrahlung regelt. Neben dieser autonomen Anpassung ist auch eine zentrale Steuerung durch das Smartphone des Bewohners eine Option, um beispielsweise eine Waschmaschine anzustellen.
Factory Eine Smart Factory (deutsch: intelligente Fabrik) ist ein Fertigungskonzept aus der Industrie 4.0. Die Produkte, Bauteile, Werkstücke, Maschinen oder auch Roboter kommunizieren untereinander auf der Grundlage von IoT, sodass sie sich eigenständig durch die Fertigung steuern können. Wichtige Informationen für den Fertigungsprozess wie Produktvariante und Bearbeitungsstatus werden dabei aus Werkstücken oder Werkstückträgern ausgelesen. Der Informationsaustauch kann jedoch nicht nur zwischen den o. g. Elementen erfolgen, sondern auch mit einem zentralen IT-System zur Überwachung von Fertigungsanlagen stattfinden. Dadurch wird eine vorbeugende Wartung von Maschinen möglich, um ungeplanten Ausfällen vorzubeugen (Predictive Maintenance).
Der Begriff Smart City bezeichnet digitale Entwicklungskonzepte für Städte und Kommunen. Für einen intelligenten Verkehr und eine höhere Lebensqualität können beispielsweise Ampelsignale und Fahrzeuge miteinander kommunizieren und das städtische Transportwesen zeiteffizienter gestaltet werden. Zu mehr Nachhaltigkeit tragen in den Smart Cities außerdem autonom steuerbare Straßenbeleuchtungen bei. Diese erhellen sich demnach erst, sobald eine Person oder Fahrzeug sich nähert.