Schlagwort: IoT

UPDATE: Industrie 4.0 / Industrial Internet

Patrick Schnabel

Der Begriff „Industrie 4.0“ ist eine deutsche Wortschöpfung. In anderen Ländern gibt es vergleichbare Bezeichnungen. Beispielsweise Smart Factory, Industrial Internet oder Industrial Things of Internet. Und dabei gibt es sogar noch das Vorgänger-Konzept Computer Integrated Manufactoring (ICM). Unabhängig von der Begrifflichkeit oder der Benennung, geht es um das Verschmelzen der Informations- und Kommunikationstechnik mit den Produktionstechniken.

LPWAN vs. Mobilfunk

Patrick Schnabel

Beim Aufbau eines Sensor-Netzwerks hat man die Wahl zwischen LTE-basierten Mobilfunknetze und LPWAN-Funktechniken.

Eigenschaften Mobilfunk

  • Das Sicherheitsniveau der LTE-basierten Standards ist höher als bei LPWAN-Funktechniken. Beim Verbindungsaufbau werden die Sicherheitsmerkmale der SIM-Karte mitverwendet. Das macht Verwechslungen unmöglich.
  • Mobilfunk-Verbindungen über exklusive Frequenzen sind weniger störanfällig.
  • Die Betriebskosten erscheinen überschaubar. Die Tarife haben mehrjährige Laufzeiten, enthalten genügend Volumen für IoT-Zwecke und kosten pro Gerät wenige Euro.
  • LTE-basierte Mobilfunktechniken stellen den besten Übertragungsweg für den Redundanz- und Rückmeldekanal von Alarmierungsnetzen dar. Sie sind robuster, zuverlässiger, sicherer und flexibler.
  • Mobilfunktechniken bieten die höchsten Übertragungsrate.
  • Der LTE-basierte Mobilfunk verbraucht generell mehr Energie, da in regelmäßigen Abständen eine Synchronisation mit dem Netz erfolgen muss und längere Tiefschlafphasen der Funkmodule nicht vorgesehen ist.

Eigenschaften LPWAN

  • Netzverbindungen für Geräte oder Anlagen, die ursprünglich nicht als vernetzungsfähig geplant waren.
  • Die Latenz ist mit 1,4 bis 10 Sekunden sehr hoch und deshalb nicht für zeitkritische Anwendungen und Echtzeit-Systeme geeignet.
  • Für mobile Anwendungen kann man die Technik nur beschränkt nutzen, weil das Handover fehlt, also die gleitende Weitergabe einer Verbindung von Zelle zu Zelle.
  • LoRaWAN erlaubt einen sehr günstigen Aufbau von Private Networks.
  • Wenn öffentliche Netze nicht verfügbar sind, dann lassen sich eigene Systeme mit lizenzfreien Funktechniken einsetzen.
  • Ein lizenzfreies LPWAN ist nicht dafür ausgelegt, eine lückenlose Mobilität bei hohen Geschwindigkeiten zu gewährleisten.

Fazit

Es spricht viel dafür, dass sich die beschriebenen Funktechniken eher komplementär und nicht im Verdrängungswettbewerb entwickeln.
Speziell für IoT-Anwendungen entwickelte und aufgebaute LPWAN-Funknetze, werden aber nur für spezielle Anwendungen eine Rolle spielen. Der große Sprung steht hier noch bevor. Hier kämpfen mehrere Standards und Implementierungen um Marktanteile und Aufmerksamkeit.

Funktechniken für das Smart Home

Patrick Schnabel

Intelligente Geräte erobern das Smart Home. Neben der Vernetzung mit dem Internet steht die Verknüpfung der Geräte untereinander im Fokus. Hierfür gibt es verschiedene Funkstandards, die aber zueinander inkompatibel sind. Die meisten Smart-Home-Komponenten setzen auf eine Anbindung zu einem Cloud-Dienst des Herstellers.

Hier stellen wir die Vorteile und Nachteile von Geräten mit WLAN, Zigbee und DECT vor.

WLAN / IEEE 802.11

Wireless LAN (WLAN) auf Basis von IEEE 802.11 hat eine hohe Akzeptanz bei Herstellern und Konsumenten. Heute ist in jedem mobilen Gerät eine WLAN-Funktion integriert. Damit ist WLAN das am weitesten verbreitete drahtlose Netzwerk.

Vorteil: Es braucht keinen speziellen Hub oder ein Gateway. Man meldet die Geräte direkt im vorhandenen WLAN an.

Nachteil: WLAN-Endgeräte funktionieren nicht ohne dauerhafte Energieversorgung.

ZigBee

ZigBee ist ein Funkstandard zur drahtlosen Kommunikation zwischen Sensoren und Geräten und sollte ursprünglich die vielen proprietären Funktechniken für Mess- und Steuerungszwecke ablösen.
Heute ist ZigBee besonders bei vernetzten Leuchtmitteln und Steckdosen sehr verbreitet.

Vorteil: Geringer Stromverbrauch der Funkmodule wodurch der Batteriebetrieb möglich ist.

Nachteil: Die Geräte benötigen ein Gateway mit WLAN oder Ethernet zum lokalen Netzwerk, damit sie von dort aus gesteuert werden können.

DECT

DECT ist aus einer langen Reihe von Standards für die schnurlose Sprachübertragung hervorgegangen. Mit definierten Zugriffsprotokollen ist eine reibungslose Interaktion mit unterschiedlichen Systemen und Netzen möglich.
Mit DECT-ULE werden die Anforderungen hinsichtlich geringer Latenz und niedrigem Energieverbrauch berücksichtigt, wodurch DECT auch für Smart Home und das Internet der Dinge interessant ist.

Vorteil: DECT ist in AVM Fritzboxen und Gigaset-Endgeräte integriert, wodurch das notwendige Gateway vorhanden ist.

Nachteil: Von allen Funktechniken ist DECT das exotischste mit geringer Auswahl und teuren Komponenten.