Startseite > Distribution > Mit IoT-Bausteinen zur Applikation

Edge-to-Enterprise-Lösungen entwickeln

Mit IoT-Bausteinen zur Applikation

19. Juni 2017, 9:41 Uhr | Alfred Goldbacher

▶ Diesen Artikel anhören

Fortsetzung des Artikels von Teil 1

Hausforderungen und Verbindungsoptionen

Neben den vielen neuen Möglichkeiten gibt es allerdings auch viele Herausforderungen bei der Entwicklung von Edge-to-Enterprise-IoT-Lösungen. Dazu zählt ein möglichst geringer Energiebedarf der Edge Devices, insbesondere bei schlecht zugängigen und räumlich verteilten Applikationen. Sie müssen nämlich mit kleinen Batterien über eine lange Zeit betrieben werden können. Die Edge Devices müssen zudem eine hohe Skalierbarkeit bieten – bis hin zur Installation von Tausenden oder gar Millionen Geräten, die einfach zu managen sein müssen. Auch die Sicherheitsanforderungen und die Interoperabilität von diskreten Lösungen in den verschiedenen Ebenen der IoT-Kette sind noch zu klären.

Zudem müssen viele Entscheidungen bei der Anbindung der Edge Devices getroffen werden. Zu den traditionellen Möglichkeiten zählen WLAN, BLE (Bluetooth Low Energy), Thread oder ZigBee für die Kommunikation im Nahbereich zwischen Edge Device und dem Gateway, welches oft über Ethernet oder möglicherweise auch WLAN an das Internet angebunden ist. Eine gängige weitere Option besteht darin, das Gateway oder sogar die Edge Devices direkt über Mobilfunk anzubinden, um die Daten ohne Umwege über lokale Infrastrukturen in die Cloud zu schicken. Dies ist zum Beispiel dann interessant, wenn die Reichweite der lokalen Funkverbindungen nicht ausreicht oder nur ein Edge Device in einem weiten Areal benötigt wird. Nachteilig ist dabei der hohe Energiebedarf bei der Nachrichtenübermittlung, der nicht immer zu den kleinformatigen Informationspaketen passt, wie sie für IoT-Daten allgemein typisch sind.

Diese Nachteile muss man aber nicht in Kauf nehmen, setzt man alternativ LPWA -Netzwerktechnologien (Low Power Wide Area) wie LoRaWAN und Sigfox ein, die eine Nachrichtenübermittlung mit geringem Energiebedarf auch über weitere Strecken ermöglichen. Das grundlegende Konzept von LoRaWAN und Sigfox beruht darauf, dass viele IoT- und M2M Edge Devices nur kleine Datenmengen übermitteln und nur mit kleinen Batterien arbeiten. Beide LPWAN-Technologien ermöglichen bedeutend niedrigere Kosten und geringere Energieaufnahme als Mobilfunk-Technologien. Zudem unterstützen sie große Netzwerke mit Millionen von batteriebetriebenen Edge Devices. LoRaWAN bietet Datenübertragungsraten von 0,3 kbit/s bis hin zu 22 kbit/s, während Sigfox mit dem UNB (Ultra Narrow Band) arbeitet und somit sogar für noch kleinere Datengrößen bei Übertragungsraten von 10 bit/s bis 1000 bit/s geeignet ist. Die durchschnittliche Stromaufnahme eines Sigfox-Modems liegt beispielsweise zwischen 20 mA und 70 mA und bei Inaktivität sogar nahezu bei Null. Diese Eigenschaft verschafft den Edge Devices eine jahrelange Batterielaufzeit; besonders wenn nur eine gelegentliche und keine kontinuierliche Übertragung gefordert ist. Derzeit ist die Netzabdeckung für Sigfox jedoch noch auf Großstädte begrenzt und das hauptsächlich in Westeuropa; zum Beispiel Benelux, Frankreich, Portugal, Spanien und Vereinigtes Königreich.

Daneben gibt es aber auch noch einen weiteren neuen LPWAN-Standard: NB-IoT (NarrowBand IoT), der weltweit von großen Telekommunikationsbetreibern und Geräteherstellern gestützt wird. Die Technologie ist Teil der „Mobile IoT Initiative“ von GSMA und soll eine kostengünstige Kommunikation mit niedrigem Energiebedarf für IoT-Netzwerke auf Basis von Mobilfunk-Standards liefern. Die Initiative steckt zwar erst in den Anfängen, ist aber durchaus als vielversprechend einzustufen.