Geräte mit dem Internet der Dinge vernetzen

Das Wachstum des Internets der Dinge (IoT) lässt sich nicht ignorieren. Einige der größten Namen der Branche – Microsoft, Google, Intel – investieren enorme Summen in die Produktentwicklung, um sicherzustellen, dass sie von dieser Entwicklung profitieren.

Wenn all diese großen Namen mitmischen, könnten kleinere Unternehmen davon leicht eingeschüchtert sein. In Wirklichkeit ist der potenzielle Markt aber so groß und die Nachfrage nach vernetzten Geräten so hoch, dass es für kleinere Hersteller leicht ist, Teil der IoT-Entwicklung zu sein.

Die größte Hürde, die Entwickler überwinden müssen, ist, dass der Markt selbst völlig neu ist. Wir befinden uns noch in der Anfangszeit des IoT, die sich mit dem Wilden Westen vergleichen lässt. Es gibt viele Pioniere, die eigene Wege gehen, aber es gibt kein einziges, allgemein akzeptiertes Vorgehen für die Entwicklung eines vernetzten Geräts. Indem sie Antworten auf einige wichtige Fragen finden, können sich Entwickler an der IoT-Revolution beteiligen.

Reichweite

Die erste Frage, die beantwortet werden muss, ist die Reichweite, über die das Gerät eine Verbindung herstellen soll. Einige Geräte sind für die Kommunikation über kurze Entfernungen konzipiert, sodass Bluetooth eine geeignete Lösung ist. Andere Geräte sind Teil eines WLAN-Netzwerks oder werden sogar per Fernzugriff installiert, was eine Mobilfunkverbindung mit der neuesten 5G-Technologie erfordert.

Modulare Ausführungen machen es den Herstellern leicht, die richtige Verbindungstechnologie für ihren Entwurf zu verwenden. Das macht es auch für kleinere Unternehmen einfacher, wettbewerbsfähige Geräte für das IoT anzubieten.

Topologie

Es muss festgelegt werden, wie ein vernetztes Gerät Teil eines Netzwerks wird, dessen Form als Topologie des Netzwerks bezeichnet wird. Die einfachste Topologie ist eine Punkt-zu-Punkt-Verbindung, bei der ein einzelnes Gerät direkt mit einem anderen verbunden wird. Ein Beispiel ist das Infotainment-System eines Autos, das sich mit dem Mobiltelefon des Fahrers verbindet. Das Auto verfügt nicht über eine eigene Internetverbindung, sondern ist für den Zugriff auf das Internet auf das Telefon angewiesen. Abb. 1: Ein Beispiel für eine Punkt-zu-Punkt-Topologie

Eine weitere verbreitete Anordnung ist die Stern-Topologie. In diesem Modell wird eine Reihe von Remote-Geräten (Knoten oder Clients) mit einem einzigen Punkt (die zentrale Netzwerkstation) verbunden. Das perfekte Beispiel ist die Mobilfunkinfrastruktur moderner Mobiltelefone. Im Mobilfunknetz verbindet sich jedes Telefon (Knoten) mit einem Mobilfunkmast (der zentralen Netzwerkstation) und nicht mit anderen Telefonen. Der Vorteil der Sterntopologie besteht darin, dass das Netzwerk auch dann weiter funktioniert, wenn einer der Knoten ausfällt. Abb. 2: Ein Beispiel für die Stern-Topologie

Auf den ersten Blick scheint die vermaschte Topologie komplexer zu sein, aber tatsächlich handelt es sich einfach um eine Reihe von Punkt-zu-Punkt-Verbindungen, die in einem Netzwerk angeordnet sind. Jedes einzelne Gerät kann mit jedem anderen Gerät innerhalb desselben Netzwerks kommunizieren, sodass über das gesamte Netzwerk Informationen ausgetauscht werden können. Diese Anordnung ist ideal für Anwendungen in der Industrie 4.0 – dem industriellen Internet der Dinge –, wo Maschinen miteinander vernetzt sind und dadurch eine vielseitige und flexible Fertigungseinrichtung schaffen. Abb. 3: Ein Beispiel eine vermaschte Topologie

Stromversorgung

Vernetzte Geräte werden häufig an abgelegenen oder schwer zugänglichen Standorten installiert. Daher ist die Entscheidung, wie ein Gerät mit Strom versorgt wird, von großer Bedeutung. Die Versorgung über eine Batterie mag als perfekte Lösung für einen abgelegenen Standort erscheinen, aber auch der Wartungsaufwand muss berücksichtigt werden. Wenn das Gerät viel Strom verbraucht, muss die Batterie häufig gewechselt werden.

Alternativ kann das Gerät an das Stromnetz angeschlossen werden, aber es ist wichtig, den Energieverbrauch zu beachten. Da die Energiepreise ständig steigen, könnte ein Gerät mit hohem Verbrauch nicht mehr wettbewerbsfähig sein, wenn die Kosten für die gesamte Lebensdauer berechnet werden.

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