Internet der Dinge / Internet of Things (IoT)

Die Begriffe „Internet der Dinge“, „Internet of Things (IoT)“ und „Internet of Everything (IoE)“ sind Überbegriffe für die Vernetzung jeglicher elektronischer Geräte und auch Alltagsgegenstände, die miteinander oder mit einer zentralen Stelle kommunizieren sollen. Im Privaten geht es darum, das tägliche Leben zu erleichtern. Im geschäftlichen und industriellen Umfeld dagegen möchte man Arbeits- und Produktionsprozesse digitalisieren und effizienter gestalten.

Die ITU-T definiert in ihrer Empfehlung Y.2060 das IoT folgendermaßen: „Eine globale Infrastruktur für die Informationsgesellschaft, die es ermöglicht, fortgeschrittene Dienste durch die Verknüpfung von (physischen und virtuellen) Dingen auf der Grundlage bestehender und sich entwickelnder interoperabler Informations- und Kommunikationstechniken bereitzustellen.“

Der technische Fortschritt im Bereich Digitalisierung, die Verfügbarkeit von Funknetzen und die Verbreitung digitaler Produkte sind wichtige Faktoren, die Internet of Things als aufstrebenden Trend erklären.
Dabei ist Kommunikation von Maschine zu Maschine (M2M) nicht neu. Bereits in den 1990er Jahren hat man Geräte über Mobilfunknetze vernetzt. Die Konzepte rund um das Internet of Things (IoT) haben diesem Trend noch einmal zusätzliche Dynamik verliehen.
Die technischen Möglichkeiten mit der Virtualisierung von Systemen und Diensten in der Cloud, die Miniaturisierung in technischen Geräten und die großflächige Netzabdeckung mit breitbandigen Internet-Zugängen haben die Möglichkeiten in die Höhe getrieben. Computer werden mit der Zeit viel kleiner, schneller, energiesparender und günstiger. Auch der Zugang zum Internet ist wesentlich günstiger, schneller und verfügbarer geworden.

IoT-Themenspektrum

  • Definition: Things / Dinge
  • Standardisierung
  • Vernetzung und Kommunikation
  • Architekturen
  • Sicherheit
  • Datenschutz
  • Energieversorgung
  • Protokolle
  • Konzepte
  • Anwendungen

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.

IoT: Standardisierung

Es gibt unzählige Systeme und Protokolle, die für sich IoT-Fähigkeiten reklamieren. Allerdings ist die Interoperabilität zwischen den Geräten unterschiedlicher Hersteller nur eingeschränkt existent. Viele Produkte sind zueinander inkompatibel, weil viele Hersteller auf Abschottung und eigene Protokolle setzen, um sich einen Platz am Markt zu sichern, was die Vernetzung untereinander erschwert und teils unmöglich gestaltet. Oft wird man als Anwender und Nutzer von den Herstellern in ihr eigenes Ökosystem gezwungen.
Über die Zeit wird die Standardisierung der Kommunikation zunehmen. Allerdings kann herstellerübergreifende Kommunikation nicht vorausgesetzt werden.

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.

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.

Neben Mobilfunk und WLAN gibt es noch weitere Funksysteme, die für IoT-Anwendungen geeignet sind. Beispielsweise LoRa und LoRaWAN.

IoT: Sicherheit

Das Internet der Dinge und die damit fortschreitende Anbindung von allen möglichen Geräten an das Internet stellt auch eine neue Bedrohungslage dar.
Gegenseitige Authentifizierung der Kommunikationspartner und die Verschlüsselung der Kommunikation müssen ein integraler Bestandteil der Systemarchitektur sein.

IoT: Datenschutz

Mit dem Internet der Dinge halten Mini-Computer in Waschmaschinen, Kühlschränke, Zahnbürsten und Staubsauger einzug. Das heißt, die Geräte des täglichen Gebrauchs kommunizieren mit Systemen im Internet, die nicht der eigenen Kontrolle unterliegen.
Unklar ist, mit wem genau die Geräte kommunizieren und welche Daten übertragen werden. Das Thema Datenschutz ist dabei offen.

Konzepte rund um das Internet der Dinge

Ein Konzept ist ein Entwurf und der Versuch der Darstellung einer Idee. Der Begriff „Internet der Dinge“ ist sehr allgemein und kann umfassend sein. Für die meisten Anwendungen für das Internet der Dinge gibt es deshalb Konzepte, die definieren, wie und auf was das „Internet der Dinge“ angewendet werden soll. Für manche Konzepte gibt es tatsächlich Anwendungen mit dem gleichen oder ähnlichen Namen.

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 Fahrzeuge
  • Data Tracking für Data Analytics
  • Smart Supply Chain Management
  • Remote Control
  • Tracking und Monitoring

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 Fahrzeuge

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

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