Drahtlose Kommunikationstechnologien: Übersicht mit Für und Wider

Technologien

WiFi und Bluetooth sind zwei allgemein akzeptierte Technologien. WiFi ist besser für die Übermittlung längerer Nachrichten über weitere Strecken geeignet. WiFi erfordert mehr Leistung und eignet sich somit vor allem für fest installierte lokale Netze. Bluetooth dagegen eignet sich für den Informationsaustausch über kürzere Abstände zwischen mobileren Geräten. Auch Bluetooth erfordert eine gewisse Leistung, wodurch sich beide Technologien für das Senden und Empfangen von Mitteilungen für schwer erreichbare Orte eignen.

Andere Technologien dagegen sind auf einen langfristigen Einsatz ohne menschliche Intervention ausgelegt. EnOcean funktioniert ohne Batterie. Dash 7, eine noch relativ neue Technologie, versendet nicht ständig Signale, sondern in bestimmten Abständen.

Diese alternativen Technologien sind etwas langsamer. Außerdem wurden ihnen weltweit verschiedene Frequenzbereiche zugewiesen, die sich oftmals von Region zu Region unterscheiden. In bestimmten Fällen müssen sie diesen Frequenzbereich auch noch mit anderen Technologien teilen, was die Möglichkeit einer scheiternden Kommunikation erhöht. Das ist bei bestimmten Anwendungen unzulässig.

Für das Senden über große Entfernungen eignen sich noch andere Technologien wie LoRa/LoRaWAN und SigFox. Die Geschwindigkeit und der Energieverbrauch dieser Technologien variieren ziemlich, aber sie können mehrere Kilometer überbrücken. Das befähigt sie zur Überwachung langsamerer Abläufe, zum Beispiel in der (Ab-)Wasserwelt oder in Tanklagern.

Auch für kürzere Distanzen sind mehrere Technologien verfügbar. Die wichtigsten sind NFC (oft für Verbraucheranwendungen genutzt, z. B. Bankkarten, Zugangsschutz, ÖPV-Chipkarten) und RFID (Anwendung vor allem in Industrie, Logistik und gewerblichen Dienstleistungen).

Welche Technologie auch verwendet wird: Weil sie drahtlos in einer offenen Umgebung kommunizieren, müssen alle Systeme eine integrierte Sicherheitsschicht für die Verschlüsselung der Daten haben. Die Technologie ist nämlich anfällig für Abhören, Störung und Manipulation.

Protokolle

Mit einer drahtlosen (oder verdrahteten) Verbindung allein ist noch keine Kommunikation möglich. Es müssen auch Absprachen in Bezug auf Datenübertragung, Absender, Empfänger, Kontroll-Bits usw. getroffen werden. Das sind die Protokolle. Für die Kommunikationsschicht sind verschiedene Protokolle verfügbar; am wichtigsten sind TCP und UDP. Das Internet nutzt meist TCP, das zuverlässig ist und eine integrierte Prüfung besitzt, ob ein Bericht sein Ziel erreicht hat. UDP hat diese Prüfung nicht, ist jedoch viel schneller und wird deshalb vor allem für Telefonie und Video genutzt.

Zusätzlich zur Kommunikationsschicht gibt es die Messaging-Schicht. Hierbei kann es sich um HTTP, HTTPS, REST oder MQTT handeln (unter TCP) oder CoAP (das unter UDP läuft). Gestützt auf HTTP und HTTPS läuft dann noch REST für Netzwerkgeräte, während IoTivity ein auf UDP gestütztes Protokoll ist, das angeschlossene Geräte erkennt. Die meisten Protokolle regeln auch die End-to-end-Verschlüsselung von Berichten (Verschlüsselung ist bei REST nur garantiert, wenn es unter HTTPS läuft).

Dank dem industriellen Internet der Dinge können Geräte mit (eingebetteten) Steuerungen miteinander verbunden werden, wodurch sie bestimmte Serviceangebote im Internet nutzen können (beispielsweise Auslesen, Diagnose und Konfiguration auf Abstand). Verschiedene Topologien sind möglich und lassen sich auch kombinieren.