Die Frage nach der richtigen Verbindungstechnik stellt sich im Rahmen fast jeder IoT-Initiative. Sie sollte nicht unterschätzt werden, denn die Connectivity ist ein wesentlicher Erfolgsfaktor – und die Entscheidung alles andere als trivial. Larry Terwey, Director Digital Business, ECS Engineering Consulting & Solutions GmbH (ECS), hat als Orientierungshilfe die wichtigsten Punkte zur Technologieauswahl zusammengestellt.
Ob Low Power Wide Area Networks (LPWAN), klassischer Mobilfunk oder eigene Gebäudenetze: Das Angebot an Funktechnologien ist vielfältig, die Wahl der passenden Lösung nicht einfach. Sie alle haben ihre Stärken, aber eben auch ihre Schwächen – je nach Anforderungsprofil des Use Cases.
1) Daten – Ausgehend vom gewählten Use Case sollten Unternehmen sich fragen, wie viele Daten wie schnell und wie oft übertragen werden sollen. Denn das tägliche „Lebenszeichen“ eines Brandmelders stellt ganz andere Anforderungen an die Connectivity als das kontinuierliche Monitoring von Produktionsanlagen oder medizinischen Geräten hinsichtlich unterschiedlichster Parameter, wie Temperatur, Geräuschen oder Vibrationen. Um bei Problemen möglichst schnell reagieren zu können, spielen niedrige Latenzzeiten eine entscheidende Rolle. Ebenso wichtig kann der Bedarf einer bidirektionalen Verbindung sein, um neben einzelnen Gerätedaten auch Logfiles oder Software-Updates zu übertragen.
2) Reichweite – Die zur Verfügung stehenden Funkprotokolle variieren stark, wenn es um die maximale Entfernung zwischen Sender und Empfänger geht. Die nötige Reichweite hängt dabei entscheidend vom Einsatzzweck ab. Befinden sich viele Sensoren in überschaubarer Entfernung, etwa in einer Fabrik oder Lagerhalle, so kommen Mesh-Netzwerke in Frage. Soll eine Stadt oder ein Industriepark abgedeckt werden, eignen sich eher reichweitenstarke LPWAN-Netze.
(Bild: ZinetroN/shutterstock.com)
3) Location – Eng mit dem Aspekt Reichweite verbunden ist der Stand- beziehungsweise Einsatzort der IoT-Geräte. Befinden sich die Devices in Tiefgaragen oder Kellerräumen, so wird ein Übertragungsstandard mit hoher Gebäudedurchdringung benötigt, wie zum Beispiel Narrowband-IoT (NB-IoT). Sind die Sensoren dagegen mobil, wie bei der Überwachung eines Fuhrparks, erfordert dies eine zuverlässige Wireless-Technologie mit hoher Netzabdeckung. Hierfür bietet sich dann der klassische Mobilfunk an.
4) Energieverbrauch – IoT-Geräte und Sensoren müssen oft ohne feste Stromversorgung auskommen. Viele sind batteriebetrieben, mobil oder an schwer zugänglichen Orten im Einsatz. Damit sie mehrere Jahre ohne Batteriewechsel funktionieren, ist es daher umso wichtiger, dass das gewählte Funkprotokoll möglichst energiesparend arbeitet. Genau das leisten speziell für IoT-Szenarien optimierte LPWAN-Technologien wie NB-IoT, LoRaWAN, Sigfox oder mioty. Sie glänzen neben dem geringen Energieverbrauch auch mit hohen Reichweiten. Abstriche wurden dafür bei den Bandbreiten gemacht. Bei Szenarien mit kleinen Datenmengen fällt dies jedoch nicht ins Gewicht, wie etwa bei Daten eines Temperatur-, Druck- oder Frequenzsensors, bei smarten Stromzählern oder vernetzten Mülltonnen, die lediglich melden, wenn sie geleert werden müssen.
5) Verfügbarkeit – Die beste Connectivity-Technologie hilft nichts, wenn sie nicht stabil verfügbar und skalierbar ist. Daher gilt es zu klären, wie es mit der Netzabdeckung im geplanten Einsatzbereich aussieht und wie es um die Marktreife der einzelnen Funktechniken bestellt ist. 5G oder NB-IoT beispielsweise sind immer noch im Aufbau. Auch LoRaWAN-Lösungen sind nicht überall flächendeckend verfügbar und scheiden so bei Szenarien wie etwa dem Diebstahlschutz von Baumaschinen aus. Manche Frequenzbänder stehen auch nur in bestimmten Regionen der Welt zur Verfügung, während andere über mehrere Kontinente hinweg lizenzfrei genutzt werden können. Bei Use Cases mit internationalem Bezug, wie zum Beispiel beim Containertracking, ist zudem zu berücksichtigen, dass bestimmte Funkstandards in einigen Ländern nicht erlaubt sind, sodass Alternativen gleich vorgesehen werden müssen.
6) Zukunftssicherheit – Die Auswahl der Verbindungstechnik sollte mit Weitblick erfolgen: Wie wahrscheinlich ist es, dass der Anbieter in fünf, zehn oder zwanzig Jahren noch existiert? Was, wenn der Netzbetreiber ältere Netze zugunsten der nächsten Mobilfunkgeneration abschaltet, wie es aktuell bei 3G der Fall ist? Kann die bevorzugte Lösung mit neuen Gerätegenerationen, weiteren Anwendungsfällen und auch neuen Geschäftsmodellen mitwachsen? Für Zukunftssicherheit sprechen offene Standards, ein großes Ökosystem und ein hoher Verbreitungsgrad einer Technologie. Denn dies führt in der Regel auch zur langfristigen Verfügbarkeit von Hardware, Software und Experten, die auch noch nach Jahren unterstützen können.
7) Sicherheit – Die kabellose Datenübertragung birgt höhere Sicherheitsrisiken als die drahtgebundene Kommunikation. Daher sollten Unternehmen besonderes Augenmerk auf die Sicherheitsmechanismen legen. Wesentliche Aspekte sind hier das eingesetzte Verschlüsselungsverfahren, die Authentisierungsoptionen sowie angebotene Integritätsmechanismen zum Schutz vor Datenmanipulation.
8) Kosten – Last but not least gilt es, die Gesamtkosten der unterschiedlichen Connectivity-Lösungen genau unter die Lupe zu nehmen. Dazu gehören neben den Anschaffungs- und Installationskosten für Hardwaremodule auch die laufenden Betriebskosten inklusive Wartung. Ein beachtlicher Posten können hierbei die Netznutzungsgebühren sein. Je nach eingesetzter Technologie können diese unterschiedlich hoch ausfallen.
Fazit
Ob mioty oder Bluetooth Low Energy, LTE oder Zigbee – die Wahl der passende Funktechnologie hängt von vielen Kriterien ab. „Wie Unternehmen diese Faktoren gewichten und welcher Verbindungstechnik sie schließlich den Vorzug geben, kommt ganz auf den jeweiligen Use Case an – und auf die IoT-Roadmap des Unternehmens als Ganzes. Denn nur in diesem Kontext lässt sich beurteilen, ob zum Beispiel die Gebäudedurchdringung wichtiger als die Reichweite ist, oder die Netzabdeckung eine größere Rolle spielt als der Energieverbrauch“, betont Larry Terwey, Director Digital Business bei ECS. Eines ist aber klar: Das Nonplusultra gibt es nicht. Die favorisierte Connectivity-Lösung ist immer ein Kompromiss der unterschiedlichen Faktoren.
