IoT-Geräte: Diese Arten gibt es und so funktionieren sie

Technologie

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Datum 19.10.2020
Lesezeit 7 Min.

IoT-Geräte: Diese Arten gibt es und so funktionieren sie

Das Internet der Dinge (IoT) ermöglicht die Vernetzung von Geräten oder Gegenständen jeglicher Art über weite Strecken hinweg. Ziel dieser technologischen Revolution ist es unter anderem, Warenströme sichtbar(er) zu machen, Ausfällen kritischer Systeme vorzubeugen und das Leben der Menschen zu verbessern. Was technisch hinter der neuen, vernetzten Welt steckt und welche IoT-Hardware sich für welchen Zweck eignet, erfahren Sie hier.


Mehr als 55 Milliarden IoT-Geräte sollen bis 2025 weltweit vernetzt sein. Angefangen hat all das im Jahr 1982 mit einem „intelligenten” Cola-Automaten, der automatisch sowohl seinen Lagerbestand als auch die Getränketemperatur an eine zentrale Stelle meldete. Seither hat sich viel getan. IoT-Geräte ermöglichen heutzutage etwa moderne Maschinenkommunikation und intelligente Warenverfolgung.

Übrigens: Auch in der Podcast-Reihe „Digitale Vorreiter” geht es in verschiedenen Folgen um praktische IoT-Anwendungen. Etwa im Interview mit Matthias Krömer, CEO von grandcentrix, oder in der Episode mit Stephan Waldeis von Gardena. Im Gespräch mit Waldeis erfährt Host Christoph Burseg, dass auch Gärten smart werden können und Gardena viel mehr als „nur” Bewässerung macht:

IoT-Geräte nach Bauform und -art

Das Internet der Dinge ist keine Zukunftsmusik, sondern bereits in vielen Branchen angekommen. Mitte 2020 vermeldete allein Vodafone mehr als 100 Millionen IoT-Chips im Einsatz.

Doch welche Arten von IoT-Bauteilen gibt es überhaupt? Und: Welcher Chip eignet sich für welchen Zweck? Nicht jeder denkbare Sensor braucht eine eigene Anbindung an das Internet – die verarbeitenden Geräte dafür meist schon, wenn Daten in der Cloud gespeichert und analysiert werden sollen. Davon abgesehen muss nicht jedes denkbare IoT-fähige Gerät in der Lage sein, angeschlossene Hardware aktiv zu beeinflussen. Diese Entscheidung sollte einer intelligenten Steuerung im Hintergrund und eventuell sogar einer manuellen Kontrolle unterliegen.

Die intelligente Kombination aus günstigen Passivbauteilen und wiederverwendbarer Aktiv-Hardware ist Grundlage für viele erfolgreiche IoT-Anwendungen, die teilweise schon jetzt mit großem Erfolg im Einsatz sind:

Die Anfänge von IoT in ihrer einfachsten Form: Der passive RFID-Chip

Schon lange kommen passive RFID-Chips in ihrer einfachsten Form zum Einsatz. Beispielsweise in Kaufhäusern als Warensicherung, aber auch bei Paketaufklebern. Sie bestehen aus einem „Aufkleber”, der eine Antenne und eine Codierung verbirgt. Sendet nun ein RFID-Lesegerät ein entsprechendes Funksignal aus, „antwortet” der RFID-Chip innerhalb eines begrenzten Radius mit seiner Kennung.

So wissen Sie dank RFID-IoT im Zweifel immer, ob sich Ihre Ware oder ein (bislang unbezahltes) Kleidungsstück dort aufhalten, wo sie sollen.

RFID-Chips mit Speicherfunktion und mehr Reichweite

Etwas aufwendigere RFID-Chips übertragen auf Wunsch nicht nur ihre eigene (feste) Kennung, sondern auch Daten. Beispielsweise zu Temperatur, Druck oder Feuchtigkeit in der aktuellen Umgebung. So werden schon heute Materialfluss-Steuerungen in der Industrie realisiert, aber auch Medizintransporte überwacht. 

Diese Chips sind naturgemäß teurer und komplexer als einfache Klebeetiketten, aber im Zweifel auch mehrfach verwendbar.

IoT-Platinen mit USB- oder WLAN-Modul

Noch spannender werden IoT-Anwendungen, wenn vor Ort am Gerät mehr Daten als nur einfache Sensorinformationen gespeichert werden – und diese Daten über weite Strecken hinweg übertragen werden können.

Natürlich kann auch ein RFID-Chip grundsätzlich an das Internet angebunden werden – häufig kommen hier aber komplexere IoT-Platinen zum Einsatz oder gar Kleincomputer wie der Raspberry Pi (mehr dazu weiter unten). Diese können dennoch über einen eingebauten RFID-Chip verfügen, besitzen aber mehr Speicher und eine eingebaute „Systemlogik”.

 

Eine Steuerplatine mit elektronischen Bauteilen im Hintergrund

Selbst einfache IC-Steuerungen lassen sich mit IoT-Technologie und Mobilfunk kombinieren.

IoT-Platinen mit Mobilfunkanbindung

Eine IoT-Platine mit stationärer Internet-Anbindung (auch eine WLAN-Anbindung ist örtlich begrenzt) kann in vielen Fällen das Mittel der Wahl sein.  Die Brücke zu noch intelligenteren Logistikprozessen und beispielsweise autonomer Mobilität wird jedoch erst durch das Mobilfunknetz geschlagen. Durch eine mobile Anbindung werden die vernetzten Produkte frei beweglich und können an jedem denkbaren Ort Daten übertragen. Mit Narrowband-Technologie auf LPWA-Basis funktioniert das sogar an besonders entlegenen Stellen.

Das NB-IoT Development Kit

Sie planen eine IoT-Anwendung in einem herausfordernden Umfeld? Das kann beispielsweise eine Installation in Kellerräumen bei Ihren Kunden oder eine Sensorinstallation auf dem „platten Land” sein. 

Um herauszufinden, ob die Netzanbindung für Ihre Zwecke ausreicht und um Ihr IoT-Vorhaben Schritt für Schritt umzusetzen, gibt es das NB-IoT Development Kit. Es wurde speziell entwickelt, um an entlegenen Standorten komplexe IoT-Vorhaben zu gestalten und ein Netzwerk an Sensoren aufzubauen.

Das NB-IoT Development Kit von Vodafone

Mit dem NB-IoT Development Kit von Vodafone binden Sie mit wenigen Handgriffen vorhandene Sensoren ein und testen so eine geplante Standortvernetzung vorab.

IoT-Geräte nach Einsatzzweck

Für das Internet der Dinge gibt es unzählige Einsatzzwecke. Es liegt auf der Hand, dass fest und dauerhaft verbaute IoT-Chips nicht nur etwas mehr kosten dürfen, sondern in vielen Fällen auch deutlich robuster ausfallen müssen als ”Wegwerf-Chips”, wie etwa aus der unsichtbaren Diebstahlsicherung.

Je nach Einsatzzweck werden also unterschiedliche IoT-Sensoren und -Geräte verbaut, teils auch in Kombination und je nach Anwendungszweck mit ausgefeilter Logik und Sensorik. Hier einige Beispiele für solche Anwendungen:

  • Türschlüssel mit eingebautem RFID-Chip und die passenden Lesegeräte
  • Paket- und somit Warenverfolgung über das Internet
  • IC-Chips in Verbrauchsmaterialien wie Druckerpatronen (Füllstandskontrolle)
  • Automatische Bestell-Buttons an Geräten und intelligente Kühlschränke
  • Anwendungen zur Umweltbeobachtung (beispielsweise der Luftqualität)
  • Smart City-Anwendungen jeglicher Art (beispielsweise Stromtankstellen)
  • Überwachung komplexer mechanischer Geräte und deren Optimierung
  • Medizintechnik (beispielsweise Wearables oder mobile Blutdruckmessgeräte)
  • Zutrittskontrollsysteme jeglicher Art
  • HLK-Systeme (Heizung-Lüftung-Klima) im privaten und industriellen Bereich
  • Netzwerk-Kameras (IP-Kameras) zur Objektüberwachung
  • SPS/PLC-Systeme in der Industrie (Speicherprogrammierbare Steuerungen)
  • Out-of-Band-Controller, beispielsweise zur Überwachung von Servern
  • Smart Factory-Bestandteile, auch aber nicht nur im Bereich der Fertigung

Einfach loslegen: SIM-Karten und SIM-Chips für Ihre IoT-Anwendungen

Auch im IoT-Bereich kommen zum Zweck der mobilen Datenübertragung SIM-Karten oder verwandte Bauteile zum Einsatz, sofern nicht auf WLAN oder eine Anbindung via Ethernet zurückgegriffen wird. Auch hier richtet sich die Art nach dem geplanten Anwendungsfall:

Das Standard-SIM-Verfahren (Mini-SIM, Micro-SIM oder Nano-SIM)

Hier rüsten Sie Ihre vorhandene Hardware oder ein bestehendes Smartphone einfach mit einer SIM-Karte aus. Je nach gewähltem oder vorhandenem Karten-Slot haben Sie die Wahl zwischen Mini -IM (2FF)-, Micro -IM (3FF)- oder Nano-SIM (4FF)-Karten.

Der Industrial SIM Chip (DFN-8)

Sie planen eine Anwendung mit besonderen Umwelt- und Einsatzbedingungen? Dann sollten Sie über einen industriell gefertigten SIM-Chip nachdenken. Er lässt sich fest installieren, arbeitet in extremen Temperaturbereichen von minus 40 bis plus 105 Grad Celsius, hält jede Menge Schreib- und Löschzyklen aus und speichert Daten selbst bei 85 Grad Umgebungstemperatur bis zu zehn Jahre lang zuverlässig.

Mehr zum Vodafone Business IoT Easy Connect-Tarif erfahren Sie auf unserer entsprechenden Produktseite.

Ein Netz, verschiedene IoT-Anwendungen: Welche Anbindung ist die richtige?

Bei der Anbindung Ihrer IoT-Anwendung(en) an das (private oder öffentliche) Internet haben Sie verschiedene Möglichkeiten. Nutzen Sie – je nach Umgebung und Anwendungsfall – entweder das 2G-/Narrowband-IoT-Netz oder das 2G- und 4G-Funknetz.

IoT EasyConnect NB: Im 2G/NB-IoT-Netz funken

Diese Verbindungsart nutzt neben dem vorhandenen, hochverfügbaren 2G-Netz die Narrowband-IoT-Technologie basierend auf dem LPWA-Standard. Sie funkt auch in schwer zugänglichen Bereichen wie Kellern zuverlässig. 

Ideal für: Smart City-, Smart Metering-, Smart Farming- oder Tracking-Anwendungen

IoT EasyConnect 4G: Das 2G/4G-Netz nutzen

Wo größere Datenmengen übertragen werden müssen und sich die Position des zu überwachenden Assets ändern kann, eignet sich unsere Lösung basierend auf dem 2G- und 4G-Netz optimal. Gerade das 4G-Netz ermöglicht eine hohe Bandbreite bei der Datenübertragung, während NB-IoT vor allem bei geringen Datenmengen über weite Strecken hinweg seine Stärken ausspielt.

Ideal für: Mobiles Tracking, Transport und Logistik, sowie das Flottenmanagement

Passende Betriebssysteme für IoT-Geräte

Last but not least stellt sich die Frage nach einem geeigneten Betriebssystem für Ihre Anwendung(en). Sofern dieses nicht bereits hardwareseitig vorgegeben ist und Sie beispielsweise Anwendungen basierend auf dem Raspberry Pi planen, haben Sie die Wahl:

Windows 10 IoT

Mit Windows 10 IoT hat Microsoft eine interessante, besonders schlanke und dabei leistungsstarke Version seines beliebten Betriebssystems entwickelt. Sie lässt sich problemlos auf einem Raspberry Pi, aber auch auf anderen Systemen wie beispielsweise POS-Lösungen installieren.

Android Things

Mit Android Things hat Google eine spannende Plattform für IoT-Anwendungen entwickelt. Allerdings wurde inzwischen verkündet, dass Android Things künftig vor allem OEM-Partnern vorbehalten sein wird. Das Android Things SDK wird es allerdings wohl weiterhin als offene Plattform geben. 

Sofern Sie Google-OEM-Partner sind oder werden wollen oder vor allem mit IoT experimentieren möchten, lohnt dennoch ein Blick auf Android Things. Zu den unterstützten Geräten zählen derzeit der NXP Pico i.MX7D und den Raspberry Pi 3 Model B.

Machen Sie Ihr Vorhaben in nur wenigen Schritten IoT-fähig

Sie sehen: Ein Unternehmen und dessen Anwendungen in die IoT-Welt zu bringen, ist nicht schwer. Alles, was Sie brauchen, sind dazu passende Sensoren (gegebenenfalls Aktoren), entsprechend konfigurierte Hardware (Boards), eine kluge Idee und eine Anbindung an das leistungsstarke Vodafone-Netz – beispielsweise mit dem neuen, sorgenfreien IoT Easy Connect-Prepaid-Tarif.

Im aktuellen IoT Spotlight Report erfahren Sie noch mehr darüber, wie Sie Ihre Digitalstrategie mit dem Internet of Things optimieren, IoT-Projekte beschleunigen und die Risiken bei der Implementierung minimieren. Mit dieser Einführung erhalten Sie alle nötigen Informationen, um selbst in die IoT-Welt einzusteigen. Den ersten Schritt in die erfolgreiche Zukunft setzen Sie mit einem Download.

 

Welche Implementierung für das Internet of Things ist für Sie die richtige? Welche Geräte haben Sie bereits erfolgreich vernetzt? Wir freuen uns auf Ihren Kommentar.

 


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Sie haben Fragen? Gerne sind wir kostenlos in unserem V-Hub Chat oder telefonisch für Sie da.

 

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