Internet der Dinge / Internet of Things (IoT)

Die Begriffe "Internet der Dinge", "Internet of Things (IoT)" oder gar "Internet of Everything (IoE)" sind Überbegriffe für die Vernetzung jeglicher elektronischer Geräte und auch Alltagsgegenstände, die untereinander eine Kommunikation führen sollen.
Der technische Fortschritt, die Verfügbarkeit und Verbreitung entsprechender Produkte auf dem Markt sind wichtige Faktoren, die einen aufstrebenden Trend erklären.

Grundsätzlich kann ein "Thing" bzw. "Ding" alles sein. In der Regel sind mit "Things" bzw. "Dingen" Geräte gemeint, die über so viel Rechenleistung verfügen, dass sie über ein drahtgebundenes oder kabelloses Netzwerk mit dem Internet verbunden werden können.

Der schnurlose bzw. drahtlose Zugang zum Internet erfolgt typischerweise mit WLAN oder Mobilfunk. Doch WLAN ist nicht überall verfügbar und der klassische Mobilfunk ist zu teuer. Eine Alternative ist LoRa und LoRaWAN.

IoT: Zielsetzungen

"Internet der Dinge"? Für was soll das gut sein? Im privaten Umfeld geht es darum, das tägliche Leben zu erleichtern. Im Business dagegen möchte man Arbeits- und Produktionsprozesse digitalisieren und effizienter gestalten.

Definition: Things / Dinge

Grundsätzlich kann ein "Thing" bzw. "Ding" alles sein. In der Regel sind mit "Things" bzw. "Dingen" Geräte gemeint, die über so viel Rechenleistung verfügen, dass sie über ein drahtgebundenes oder kabelloses Netzwerk mit dem Internet verbunden werden können. Im Gegensatz zu klassischen Computern haben "Things" oder "Dinge" trotzdem nur eine reduzierte Hardware-Ausstattung.

  • kein Display
  • keine oder eingeschränkte Bedienungselemente
  • geringe Rechenleistung
  • geringe Speicherkapazität

Mit der zunehmenden Miniaturisierung gibt es immer leistungsfähigere Elektronik, die sich in alles einbauen und damit zum Internet der Dinge werden lässt. Trotzdem muss bei der Entwicklung von Standards und Produkten besonderen Wert darauf gelegt werden, dass auch Geräte mit knappen Ressourcen und geringen Hardware-Voraussetzungen Zugang zum Netzwerk bekommen können.

Kritische Stimme zu IoT

Internet of Things bedeutet, das Netzwerk (Internet) soll zu einer Umweltbedingung werden. Egal wo man geht und steht muss der Zugang zum Netzwerk (Internet) möglich sein. Dadurch sollen sich Sensoren, Aktoren und jegliche Geräte verbinden und miteinander interagieren können. Die Bindung zwischen Mensch und Maschine/Gerät wird enger. Dabei steigt natürlich auch die Abhängigkeit und die Angst vor der Technik.
Wie bei jeder digitalen Innovation geht auch hier ein Hype mit überzogenen Erwartungen einher. Dem folgt erst nach der Enttäuschung und dem Nachbessern die entsprechende gesellschaftliche Akzeptanz.

IoT-Themenspektrum

  • Standardisierung
  • Vernetzung und Kommunikation
  • Architekturen
  • Sicherheit
  • Energieversorgung
  • Protokolle
  • Konzepte
  • Anwendungen

IoT: Standardisierung

Was die IoT-Standardisierung angeht herrscht ein ziemliches Chaos. Das ist auch kein Wunder. Denn es gibt unzählige Systeme und Protokolle, die für sich IoT-Fähigkeiten reklamieren. Allerdings gibt es hier noch kein Gesamtpaket, dass sich durchgesetzt hat. Erschwerend kommt hinzu, dass die dringend notwendige Interoperabilität zwischen den Geräten unterschiedlicher Hersteller praktisch nicht existiert, ohne das man irgendwelche Basteleien vornimmt. Viele Produkte sind zueinander inkompatibel und unterliegen meist firmenpolitischen, lizenzrechtlichen oder markenrechtlichen Beschränkungen.
Viele Hersteller setzen auf Abschottung und eigene Protokolle, um sich einen Platz am Markt zu sichern, was die Vernetzung untereinander erschwert und teils unmöglich gestaltet. Weil ständig weitere Protokolle in den Markt dringen, ist eine Konsolidierung zumindest kurzfristig nicht absehbar.

IoT: Vernetzung und Kommunikation

Die Kommunikation im Internet der Dinge muss mehrere Anforderungen erfüllen: Sie muss möglichst effizient und zuverlässig über schmale Bandbreiten mit instabilen Funkverbindungen funktionieren.
Außerdem muss die Kommunikation sicher sein (Authentifizierung und Verschlüsselung), weil verfügbare Funkverbindungen mit Angriffen auf ihre Infrastruktur rechnen müssen.

Ein heikles Thema ist die Anbindung der Sensoren: WLAN und der klassische Mobilfunk sind nicht überall verfügbar, zu teuer und oftmals nicht verlässlich.

IoT: Sicherheit

Das Internet der Dinge und die damit fortschreitende Anbindung von allen möglichen Geräten an das Internet stellt auch eine neue Bedrohungslage dar. Mit dem Internet der Dinge halten Mini-Computer mit der Technik von vor 20 Jahren Einzug in Waschmaschinen, Kühlschränke, Zahnbürsten und Staubsauger.
Man muss sich darüber im Klaren sein, dass es Sicherheitslücken geben wird, die Hacker dazu verleiten werden, Schadcode einzuschleusen, der die Hand aufhält, damit der Kühlschrank kühlt. Oder Sie Ihre Waschmaschine erst dann einschalten oder Ihre Zähne erst dann putzen können, wenn Sie regelmäßig eine Obolus an einen Cyberkriminellen bezahlen.

Gegenseitige Authentifizierung der Kommunikationspartner und die Verschlüsselung der Kommunikation müssen ein integraler Bestandteil der Systemarchitektur sein. Um sichere Verschlüsselungsverfahren in Echtzeit zu betreiben, benötigt man mehr Rechenleistung, was wiederum leistungsfähigere Geräte und einen höheren Energieverbrauch nach sich zieht.

Konzepte rund um das Internet der Dinge

  • Smart Home
  • Smart Grid
  • Smart City
  • Smart Farming
  • Industrie 4.0 (Smart Factory)
  • Smart Computing / Augmented Intelligence
  • Car-to-Car / Vehicle-to-Vehicle

Konzept: Smart Home

Smart Home sieht die elektronische Vernetzung von Gegenständen des Alltags mit selbständigem Informationsaustausch ohne menschliches Zutun vor. Smart Home ist faktisch die Umsetzung von Internet of Things (Internet der Dinge).

Konzept: Smart Grid

Smart Grid bezeichnet ein Stromnetz, in dem die Erzeuger, Verteiler und Verbraucher von Energie vernetzt sind und miteinander kommunizieren. Die Idee ist die bedarfsgerechte Erzeugung, Übertragung und Verteilung elektrischer Energie.

Konzept: Smart City

"Smart City" ist ein Sammelbegriff für städtische Entwicklungskonzepte, die Städte effizienter, technologisch fortschrittlicher, grüner und sozialer zu gestalten.

Konzept: Smart Farming

Smart Farming ist die Digitalisierung in der Landwirtschaft und Tierhaltung, bei der mithilfe von Sensoren, GPS und digitaler Technik Landmaschinen und Robotersystemen gesteuert werden.

Konzept: Industrie 4.0

Mit den Schlagwörtern "Smart Factory", "Digital Factory", "Industrial IT" und "Industrie 4.0" fließen die gesellschaftlichen und technischen Entwicklungen der Digitalisierung in die produktive Arbeitswelt und industrielle Wertschöpfung ein.

Konzept: Smart Computing / Augmented Intelligence

Smart Computing bezeichnet ein Technologiefeld in dem vernetzte Systeme eine intelligente Umgebung schaffen, die den Menschen im Alltag unterstützen. "Augmented Intelligence" beschreibt die nahtlose Integration von Mensch, intelligenter Umgebung und Arbeitswelt. Im Prinzip ist das ein übergeordnetes Konzept, wohin uns das Internet der Dinge hinführt.

Anwendungen im Internet der Dinge

Das Internet der Dinge erstreckt sich über alle Bereiche des Lebens. Der Fokus liegt zur Zeit auf folgenden Anwendungen:

  • Wearables
  • Smart Home (Heimautomation)
  • Digitale Assistenten
  • Vernetzte Autos

Anwendung: Wearables

Klassischerweise handelt es sich bei Wearables um Fitness-Tracker und deren Erweiterungen zur Smart-Watch (Apple Watch, Samsung Gear, Android Wear). Zukünftig vielleicht auch Datenbrillen wie die Google Glass.

Anwendung: Smart Home

Smart Home ist eine Weiterentwicklung der Heimautomation und sieht die elektronische Vernetzung von Gegenständen des Alltags mit selbständigem Informationsaustausch ohne menschliches Zutun vor.

Anwendung: Digitale Assistenten / Assistenzsysteme

Die Vorläufer digitaler Assistenten sind Navigationssysteme in Autos, die per Sprachausgabe die Richtung anweisen können und die Verkehrsinformationen, wie Staus, Unfälle, Sperrungen, usw., berücksichtigen.
In Smartphones kennt man sie als integrierte Sprachassistenten, denen man Fragen stellen oder Anweisungen geben kann. Im Smart Home handelt es sich meist um die selben Sprachassistenten, die über vernetzte und interaktive Mikrofone bzw. Lautsprecher bedient werden können.

  • Amazon Alexa
  • Apple Siri
  • Google Assistent
  • Microsoft Cortana
  • Sony Assistant

Die nächste Stufe ist die Sprachsteuerung als alternative Form der Bedienung von "Things" bzw. "Dingen". Das bedeutet nicht, dass vernetzte Gerät über Mikrofone verfügen, sondern ein digitaler Assistent in der Cloud die vernetzten Geräte steuert. Dazu werde die Geräte herstellerseitig mit der Cloud verknüpft.

Anwendung: Vernetzte Autos

Bei vernetzten Autos geht es um den Austausch von Informationen über Verkehrslage und Gefahren zwischen Fahrzeugen und dem Umfeld. Die grundsätzliche Idee dahinter ist, dass Autofahrer frühzeitig Informationen über Gefahrensituationen im Straßenverkehr erhalten.

Weitere verwandte Themen:

IoT mit dem Raspberry Pi Pico mit LoRa, LoRaWAN und The Things Network (TTN)

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