Vergleich der Wireless-Technologien im IoT von Arthur Rowley

Das Internet der Dinge (IoT) hat die Art und Weise, wie wir mit „Dingen“ interagieren, grundlegend verändert. Das Internet der Dinge (IoT) hat die Art und Weise, wie wir mit „Dingen“ interagieren, grundlegend verändert. Von Ihrem Lieblingshaus des Spaßes, Flottenmanagement, zur Hausautomation, IoT gilt für fast jede Branche. Um eine einwandfreie Interaktion und einen einwandfreien Datenaustausch zwischen IoT-Produkten wie intelligenten Türschlössern, medizinischen Sensoren und Smartwatches zu ermöglichen, benötigen Sie die beste drahtlose Technologie.

Die Bandbreite der IoT-Anwendungsanforderungen ist jedoch von Fall zu Fall sehr unterschiedlich. Daher müssen Sie die beste drahtlose IoT-Technologie für Ihren einzigartigen Anwendungsfall auswählen. Die gute Nachricht ist, es gibt viele große drahtlose Optionen zur Auswahl. Die nicht so gute Nachricht ist, dass es keine einheitliche Konnektivitätslösung gibt.

Um Ihnen bei der Auswahl der richtigen Kommunikationslösung für Ihr bevorstehendes IoT-Projekt zu helfen, vergleichen wir gängige drahtlose Technologien im IoT und ihre idealen Anwendungen.

Also, fangen wir an.

Vergleich der drahtlosen IoT-Technologien

LPWANs

Diese drahtlose Technologie ist das neue Phänomen im IoT. LPWANs bieten stromsparende, kostengünstige Kommunikation mit großer Reichweite, die für große IoT-Netzwerke erforderlich ist. LPWAN-Transceiver sind für den Stromverbrauch optimiert und laufen mit kleinen, kostengünstigen Batterien, die jahrelang halten. LPWAN-Technologien bieten Konnektivität für Anwendungen und Geräte, die eine seltene Datenübertragung, niedrige Geschwindigkeiten und geringe Mobilität erfordern, wie IoT-Sensoren. Die Möglichkeit, dass Tausende von Sensoren über große Bereiche hinweg kommunizieren können, während der Stromverbrauch gering bleibt, macht LPWANs für die IoT-Einführung unglaublich nützlich.

Einige Anwendungen umfassen Verbrauchsüberwachung, Umgebungsüberwachung, Belegungserkennung und Asset-Tracking. Es ist auch wichtig zu beachten, dass LPWANs unterschiedliche Technologien und konkurrierende Standards umfassen. Beispiele für LPWAN-Technologien, die im lizenzierten Spektrum arbeiten, sind LTE-M und NB-IoT, und im nicht lizenzierten Spektrum arbeiten Sigfox, MYTHINGS, und LoRa.

Verschiedene LPWAN-Technologien weisen in verschiedenen Szenarien unterschiedliche Leistungsgrade auf. Beispielsweise können Skalierbarkeit und Servicequalität bei nicht lizenzierten Technologien und dem Stromverbrauch für lizenzierte LPWANs erhebliche Probleme darstellen. Berücksichtigen Sie die Standardisierung der LPWANs, um die Sicherheit, Zuverlässigkeit und Interoperabilität Ihres IoT-Netzwerks zu gewährleisten.

Mobilfunk (4G / 5G)

Mobilfunknetze bieten zuverlässige Breitbandkommunikation für den mobilen Verbrauchermarkt, z. B. Videostreaming und Sprachanrufanwendungen. Diese Funktechnologien haben jedoch einen hohen Stromverbrauch und hohe Betriebskosten.

Dadurch eignet sich die Mobilfunkkonnektivität vor allem für Anwendungen, die keine batteriebetriebenen Sensornetzwerke verwenden, wie Flottenmanagement, Verkehrsführung, Infotainment im Auto, Flottentelematik und vieles mehr. Stattdessen dient die Mobilfunkverbindung als hervorragendes Backhaul, das LPWANs zur Verbindung mit IoT-Geräten und -Sensoren verwendet. Cellular verbindet sich dann mit der Cloud, um die IoT-Daten zu liefern.

Im IoT-Bereich wird erwartet, dass Mobilfunktechnologie wie 5G mit extrem niedriger Latenz und Hochgeschwindigkeits-Mobilitätsunterstützung die Zukunft von Augmented Reality und autonomen Fahrzeugen sein wird. Mit einer zehnmal geringeren Kommunikationslatenz als 4G ist 5G auch eine großartige Option für zeitkritische Anwendungen wie industrielle IoT-Maschinen, vernetzte Gesundheit und öffentliche Sicherheit.

Außerdem sind neue Mobilfunktechnologien wie NB-IoT und LTE-M so positioniert, dass sie verschiedene Arten von IoT-Anwendungen ermöglichen, indem sie den Strombedarf und die Datenkosten pro Sensor senken. Sie können beispielsweise die drahtlose NB-IoT-Technologie für Remote-Umgebungssensoren verwenden, um verschiedene Wetterelemente wie Druck, Luftfeuchtigkeit, Wind, Temperatur und vieles mehr zu messen.

Diese NB-IoT-fähigen Geräte liefern regelmäßige Updates von einem entfernten Standort aus und sorgen gleichzeitig für einen geringen Stromverbrauch. Diese Sensoren könnten über ein Jahrzehnt oder länger halten.

Wi-Fi

Wi-Fi ist heute unbestreitbar die am weitesten verbreitete drahtlose Technologie. Wie Mobilfunk und LPWANs gibt es verschiedene Versionen von Wi-Fi, einschließlich 802.11b, 802.11n, 802.11a, 802.11g und 802.11ac. Diese Standards unterscheiden sich erheblich in Bezug auf Signalstörungen durch externe Quellen, Datengeschwindigkeit und Kosten.

Ein wesentlicher Unterschied zu anderen drahtlosen Technologien besteht darin, dass Wi-Fi mit viel höheren Frequenzen überträgt. Dies bedeutet, dass es mehr Daten übertragen kann. Wi-Fi hat jedoch einen hohen Strombedarf und eine begrenzte Abdeckung. Diese Probleme sowie Einschränkungen bei der Skalierbarkeit machen Wi-Fi im IoT-Bereich weniger verbreitet.

Wi-Fi kann eine ausgezeichnete Wahl für IoT-Anwendungsfälle sein, die keine batteriebetriebenen Geräte verwenden, keine hohe Reichweite erfordern und große Datenmengen übertragen müssen. Daher wird es hauptsächlich in privaten und geschäftlichen Umgebungen zum Anschließen von Internet-Routern an Geräte wie Smartphones, Computer, Smart-Home-Geräte und Sicherheitssysteme verwendet.

Die neueste WLAN-Generation, Wi-Fi 6, bietet eine verbesserte Netzwerkbandbreite für einen verbesserten Datendurchsatz pro Gerät, selbst in überlasteten Umgebungen. Dies trägt dazu bei, die öffentliche WLAN-Infrastruktur zu stärken und gleichzeitig das Kundenerlebnis mit digitalen Diensten im Unterhaltungs- und Einzelhandelssektor zu verbessern.

Zigbee und andere Mesh-Protokolle

Dies ist eine weitere drahtlose Technologie mit kurzer Reichweite, die mit 2,4 GHz arbeitet und sehr wenig Strom verbraucht. Es ist als IEEE 802.15.4 standardisiert und wird normalerweise in einer Mesh-Topologie eingesetzt, um IoT-Sensordaten über mehrere Sensorknoten für eine erweiterte Abdeckung zu übertragen.

Während Zigbee viele Ähnlichkeiten mit Bluetooth LE aufweist, kann sein Mesh-Netzwerk bis zu 65,000-Knoten unterstützen, was doppelt so vielen entspricht wie BLE. Zigbee hat auch höhere Datenraten als LPWAN, ist aber weniger energieeffizient.

Aufgrund seiner kurzen Reichweite von weniger als 100 Metern sind Zigbee und andere Mesh-Technologien wie Z-Wave ideal für IoT-Anwendungen mit Knoten, die gleichmäßig in unmittelbarer Nähe verteilt sind. Dies macht Zigbee zu einer ausgezeichneten Wahl für Hausautomationsanwendungen wie HLK-Steuerungen, intelligente Beleuchtung, intelligente Zähler, Hausenergie, Sicherheitsüberwachung und intelligente Thermostate.

Bluetooth und BLE

Bluetooth ist eine Konnektivitätstechnologie mit kurzer Reichweite, die unter die Kategorie der drahtlosen persönlichen Netzwerke fällt. Es wurde ursprünglich für drahtlose Headsets entwickelt, hat sich aber seitdem auf viele Anwendungen wie Videospiel-Controller, Drucker, Lautsprecher und vieles mehr ausgeweitet.

Die Bluetooth-Technologie ist auch für den zunehmend wachsenden IoT-Bereich von entscheidender Bedeutung, einschließlich industrieller Anwendungen und Smart Homes. Im Gegensatz zu Wi-Fi ist Bluetooth eine drahtlose Verbindungsoption mit hoher Bandbreite, geringer Reichweite und geringem Stromverbrauch, die im 2,4-GHz-ISM-Band arbeitet. Es kann in Stern-, Mesh-, Broadcast- und Punkt-zu-Punkt-Netzwerktopologien verwendet werden. Es unterstützt einen Datendurchsatz von 2 Mbit / s mit maximal acht angeschlossenen Geräten.

Es gibt zwei Bluetooth-Versionen, nämlich Bluetooth Low Energy (LE) und Bluetooth Classic, die häufig in Streaming-Anwendungen verwendet werden. Auf der anderen Seite unterstützt Bluetooth Low Energy einen geringeren Datendurchsatz und verlängert die Akkulaufzeit von Bluetooth-Geräten, indem der Stromverbrauch erheblich reduziert wird.

BLE-fähige IoT-Geräte werden in der Regel zusammen mit intelligenten Geräten wie Ihrem Smartphone verwendet, wodurch Daten in die Cloud übertragen werden können. Aufgrund seines geringen Strombedarfs wird BLE heute häufig in IoT-Geräten wie Smartwatches und intelligenten Türschlössern eingesetzt. BLE-Beacon-Netzwerke werden eingesetzt, um neue Serviceinnovationen wie die Bereitstellung von Inhalten, die Navigation im Geschäft und personalisierte Werbeaktionen zu entschlüsseln.

6. RFID

Radio Frequency Identification (RFID) verwendet Radiowellen, um kleine Datenmengen von einem RFID-Tag innerhalb kurzer Entfernung zu den Lesegeräten zu übertragen. Diese IoT-Funktechnologie kann entweder außerhalb der Sichtlinie oder mit Tags arbeiten, die innerhalb weniger Zoll oder sogar mehrerer Meter Reichweite gelesen werden können.

Durch das Anbringen von RFID-Tags an all Ihren Geräten und Produkten können Sie Ihre Vermögenswerte und Ihren Bestand in Echtzeit verfolgen, um eine optimierte Lieferkette und eine bessere Produktions- und Lagerplanung zu gewährleisten. Dies hat zu einer großen IoT-Revolution in der Logistik-, Gesundheits- und Einzelhandelsbranche geführt.

Die RFID-IoT-Revolution ermöglicht neue IoT-Anwendungen wie intelligente Spiegel, intelligente Regale und Self-Checkout im Einzelhandel. Für das Gesundheitswesen erleichtert RFID IoT-Anwendungen wie Krankenhauspatientenverfolgungssysteme, automatisierte Inventarisierung und Verfolgung und Verwaltung kostspieliger Krankenhausgeräte.

Worauf Sie bei drahtlosen Technologien für IoT-Anwendungen achten sollten

Verschiedene IoT-Anwendungen haben unterschiedliche spezifische Anforderungen. Daher ist es wichtig sicherzustellen, dass Sie die richtige Funktechnologie für Ihr einzigartiges IoT-Projekt auswählen. Hier sind einige der wichtigsten Dinge, die Sie bei drahtlosen Technologien beachten sollten:

• Qualität der Dienstleistung

Eines der wichtigsten Dinge, die Sie bei der Auswahl einer drahtlosen Technologie für Ihr IoT-Projekt berücksichtigen sollten, ist die Servicequalität. Überprüfen Sie die Datenempfangsrate, um eine hervorragende QoS und Zuverlässigkeit Ihrer Funktechnologie zu gewährleisten. In der Regel stellt eine hohe Datenempfangsrate sicher, dass kritische IoT-Daten übertragen werden, wenn sie für eine rechtzeitige Reaktion auf bevorstehende Probleme am dringendsten benötigt werden.

• Skalierbarkeit

Die Wahl eines skalierbaren IoT-Protokolls ist entscheidend für die Netzwerkerweiterung, da in Zukunft immer mehr Endgeräte hinzugefügt werden. Eine gute Möglichkeit, die Skalierbarkeit zu bestimmen, ist die Anzahl der unterstützten IoT-Geräte oder die täglichen Nachrichten, die von einer Basisstation übertragen werden können.

• Leistungsaufnahme

Batteriebetriebene Geräte und Sensoren müssen energieeffizient sein, um Ladezyklen und Batteriewechsel zu reduzieren, was sich erheblich auf die Datenmenge auswirken kann, die Sie senden oder empfangen. Außerdem kann ein geringer Stromverbrauch die Gesamtbetriebskosten drastisch senken und Ihnen helfen, nachhaltige Geschäftsziele zu erreichen.

• Mobilität

Die Hochgeschwindigkeits-Datenübertragung von Endgeräten ermöglicht wichtige IoT-Anwendungen, zum Beispiel Flottentelematik und Arbeitssicherheit.

• Sicherheit

Um die Datensicherheit und -integrität während der Übertragung zu gewährleisten, entscheiden Sie sich für eine mehrschichtige Verschlüsselung mit robusten Authentifizierungs- und Identifikationssystemen.

• Netzwerkmanagement

Abhängig von der Komplexität Ihrer IoT-Strategie und Ihres Anwendungsfalls müssen Sie bestimmen, wer das Netzwerk verwaltet und ob Sie über die erforderlichen Automatisierungstools und Ressourcen verfügen, um es zu unterstützen.

• Reichweite

Typischerweise wird die Frequenz umso größer und der Bereich umso kleiner, je dichter die Modulation ist. Dies beeinflusst auch die Fähigkeit, Hindernisse zu durchdringen. Wählen Sie daher den richtigen Bereich basierend auf Ihrem spezifischen Anwendungsfall. Beispielsweise können Wi-Fi, Zigbee oder Bluetooth großartige Optionen für Smart-Home-Anwendungen sein, da sie keine Sichtlinie erfordern, eine bessere Reichweite bieten und mehr Daten übertragen können.

Fazit

Wie Sie gesehen haben, gibt es viele großartige drahtlose Technologien für IoT-Anwendungen. Allerdings ist keine Technologie one-size-fits-all. Daher hängt die Auswahl der besten Funktechnologie in erster Linie von den spezifischen Anforderungen und Bedürfnissen Ihres IoT-Projekts ab. Eine genaue Bewertung der Bandbreite, des Stromverbrauchs, der QoS, des Netzwerkmanagements, der Sicherheit und der Reichweite kann Ihnen dabei helfen, Ihre Optionen einzugrenzen und letztendlich die am besten geeignete Technologie für Ihren IoT-Anwendungsfall auszuwählen.

Wenn Sie nicht alleine durch den komplexen und sich ständig weiterentwickelnden IoT-Bereich navigieren möchten, gibt es IoT-Experten, die Ihnen helfen können, die richtige Entscheidung aus den verfügbaren IoT-Funktechnologieoptionen zu treffen.

Über den Autor:

Arthur Rowley ist ein begeisterter Schriftsteller, der sich hauptsächlich auf Technologie und Marketing spezialisiert hat. Nachdem er jahrelang sein Handwerk verfeinert hat, kann er Ihnen jetzt versichern, dass er für diese Bereiche viel Anerkennung genießt und sich der Bereitstellung hochwertiger Blogging-Inhalte widmet.