Das Internet of Things (IoT) ist eine Technologie, die auf der Grundidee basiert, dass durch einzigartige Adressierungsschemata „benachbarte“ RFID/ Sensoren zusammenzuarbeiten.

Wie funktioniert das Internet of Things- IoT? Müssen wir es in Zukunft nutzen, um erfolgreich sein zu können? Oder ist es einfach zu komplex, als dass es sich durchsetzen wird? Eine kurze Einleitung zum Thema IoT soll einen Überblick über das Themengebiet liefern.

Das Internet of Things (IoT) ist eine Technologie, die im Zusammenhang mit aktueller Telekommunikation schnell an Bedeutung gewonnen hat. Die Grundidee dieses Konzepts ist die durchgängige digitale Präsenz einer Vielzahl von Dingen oder Objekten- wie etwa RFID-Tags (RFID), Sensoren, Mobiltelefonen usw. – die durch einzigartige Adressierungsschemata in der Lage sind, miteinander zu interagieren und mit ihren jeweiligen „benachbarten“ RFID/ Sensoren zusammenzuarbeiten, um gemeinsam von Menschen vorgegebene Ziele zu erreichen.

Einfach gesagt können die „vernetzten Dinge“ miteinander sprechen, und das jederzeit an jedem Ort.

Vorausgesetzt sie können sich „hören“. Dabei verhält es sich wie mit Nachbarn auf einer Straße. Zum ersten Nachbarn kann man noch kommunizieren, am besten über den Zaun. Zum zweiten Nachbarn auch, hier allerdings nur mit einem lauten Sprechorgan. Den Nachbarn am anderen Ende der Straße wird man höchstwahrscheinlich nicht mehr erreichen. Vorstellen muss man sich nun nur noch, dass keine physisch anwesenden Personen miteinander sprechen, sondern vernetze Dinge, wie zum Beispiel Uhren mit Laufschuhen oder T-Shirts mit Computern. Die Art der Kommunikation wird durch Sensoren und deren Vernetzung ermöglicht.

Sensoren und deren Kommunikation im IoT

Das Internet of Things kann als Plattform oder auch Netzwerk beschrieben werden, das aus zahlreichen Sensoren und Knotenpunkten besteht. Die Kommunikation zwischen den einzelnen Sensoren wird über die Knotenpunkte gesteuert und auch M2M-Kommunikation genannt (Machine-to-Machine). Die Sensoren können dabei eine Vielzahl an Informationen verarbeiten und analysieren. Die Knotenpunkte dienen als „Hafen“ für die Informationen, sollten die Wege zwischen den Dingen zu weit entfernt sein.

Bereits jetzt gibt es verschiedenste Sensoren, wie zum Beispiel Gyrosensoren oder Beschleunigungssensoren. Die größte Besonderheit dieser Sensoren liegt dabei in ihrer Leistungsfähigkeit bei gleichzeitig niedrigem Energieverbrauch. Die Anforderungen an diese Sensoren können aber nicht unterschiedlicher sein. Einerseits kann es von Bedeutung sein, größere Datenpakete zu übermitteln, andererseits müssen teilweise größere Distanzen überwunden werden bei der Kommunikation. Um diesen Anforderungen Herr zu werden ergeben sich viele Lösungsansätze und dementsprechend viele Sensorarten. In Zukunft wird es vor allem von großer Bedeutung sein, immer mehr Intelligenz und „Bewusstsein“ in die Systeme zu integrieren.

Sensoren und deren Kommunikation im IoT
Sensoren kommunizieren mit Hilfe von Gateways (Sammelpunkten) und über Kommunikationsnetzwerke (z.B. Wlan, Router, Task-Manager) mit dem Endnutzer.

Der Einflussbereich des IoT

Den größten Einfluss, den das IoT in einigen Bereichen aktuell und auch künftig ausüben wird, ist jener auf das alltägliche Leben. Das Nutzerverhalten wird sich stark an der Vernetzung unserer technischen Geräte orientieren und maßgeblich zu einer Veränderung des Alltags führen. Aus Sicht der Geschäftsanwender werden die offensichtlichsten Konsequenzen und Veränderungen in den Bereichen Automatisierung und industrielle Fertigung, Logistik, Geschäfts- / Prozessmanagement, sowie intelligenter Transport von Personen und Gütern sichtbar (z.B. autonomes Fahren, Smart Cities, Robotic Process Automation etc.)

Der Amerikanische Sicherheitsrat (US National Intelligence Council) schätzt das IoT als eine von sechs Treibern der gesellschaftlichen Veränderung ein. Es wird erwartet, dass Internetknotenpunkte bis 2025 in alltäglichen Dingen wie Essensverpackungen, Möbeln oder Papierdokumenten integriert sein werden. Bis dies jedoch geschehen kann, ist ein Fortschritt sowohl technologisch als auch sozial bzw. gesellschaftlich unerlässlich. Beide Schnittmengen müssen zusammengeführt werden, bevor das IoT von einer großen Masse akzeptiert wird. Dies wird auch maßgeblich davon beeinflusst werden, wie einfach sich das IoT in den Lebensalltag integriert und wie simpel es zu bedienen/nutzen ist.

Die Architektur des IoT

Die Massentauglichkeit des IoT hängt von der Benutzerfreundlichkeit ab. Die dazu notwendige  Architektur beschreibt den technischen Aufbau des IoT und kann aufgrund der Vielzahl an unterschiedlichen Netzwerken und Geräten nicht als feste Struktur beschrieben werden. Als Beispiel dienen hier wieder die Nachbarn, die alle in einem Haus wohnen, jedes Haus sieht aber anders aus. Manche haben einen Keller, manche nur einen Bungalow.

Im IoT gibt es ebenfalls eine Vielzahl an „Stockwerken“.

Man kann von einem 3-stöckigen Haus sprechen, welche sich damit beschäftigt, die Daten im IoT zu vernetzen und zu analysieren. Diese Ebenen können namentlich als Produkt-Ebene, Netzwerk-Ebene und Anwendungs-Ebene identifiziert werden. Die Produkt-Ebene stellt die Basis des IoT dar, gleichzusetzen mit dem Keller/Fundament eines Hauses. Es werden dabei Technologien wie Radio Frequency IDentification (RFID), Near Field Communication (NFC) oder auch Wireless Sensor Networks (WSN) genutzt. Diese Technologien sind dabei in den Dingen integriert, damit diese kommunikationsfähig werden oder sie stellen selber das Produkt dar. Die Produkte dienen dabei zunächst der Datensammlung und nicht der Datenauswertung. Die Sensoren sind über Schnittstellen mit der Netzwerk-Ebene verbunden, welche aus einem Kernnetzwerk und weiteren Schnittstellen besteht. Die Anwendungs-Ebene umfasst alle denkbaren Geräte, welche mit Sensoren ausgestattet sind. Die Nutzung und Verarbeitung der Daten steht hierbei im Vordergrund. Durch die Analyse und Interpretation der gewonnenen Daten ergibt sich ein Wissen, welches dann an den Gerätenutzer in Form von Services oder Applikationen weitergegeben wird.

Drei-Ebenen-Architektur der Datenanalyse innerhalb des IoT
Die Drei-Ebenen-Architektur ermöglicht einen Einblick in den komplexen Aufbau des IoT und hilft beim Verstehen der Wirkzusammenhänge“

Herausforderungen durch das IoT

Das IoT erschafft die Möglichkeiten, verschiedenste Dinge, Services und Personen miteinander via Datennetzwerke zu verbinden. Bei der Verbindung dieser Objekte handelt es sich um einen Datenaustausch über Netzwerke, Sensoren oder weitere Träger, welche die Daten offen austauschen. Die Anzahl der möglichen Vektoren für einen Angriff auf dieses offene System steigt dabei gleichzeitig mit der Anzahl neu hinzugewonnen Objekte. Darüber hinaus wird ein Angriff auf die Daten durch die Architektur des IoT, in welcher es keine lokale Bündelung von Daten, Objekten etc. gibt und eine fehlendende Kontrolle über das System hoch ist, begünstigt. Drahtlose Übertragungen benötigen lediglich simple Abhörmethoden, um entschlüsselt zu werden. Weiterhin stellt auch die schon beschriebene Besonderheit der Ressourcenbeschränkung eine Herausforderung dar.

Fazit: Zukunftstreiber IoT

IoT ist ein Zukunftstreiber. Der technische Fortschritt und eine steigende gesellschaftliche Akzeptanz der Technologie werden einen immer besseren Netzwerkverbund schaffen. Nur durch eine Sicherstellung der Privatsphäre und dem damit Verbundenen Schutz der Daten kann jedoch eine breite Annahme des IoT, seiner Services und Applikationen bewirkt werden.

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Benjamin Krug
Benjamin Krug ist als Consultant bei der SUBITO AG in Mörfelden Waldorf tätig. Er hat einen Bachelor für Internationales Hotelmanagement der SRH Hochschule Berlin, Campus Dresden und einem Master in Innovation, Leadership, Unternehmertum der University of Applied Sciences Kempten.