Das richtige IoT-Kommunikationsprotokoll für Ihr Projekt wählen

In den letzten 20 Jahren hat die IoT-Technologie die Schaffung eines vernetzten Netzwerks von über 20 Milliarden Geräten weltweit ermöglicht. Diese Geräte sind in der Lage, lebenswichtige Informationen über ein netzwerkübergreifendes Netzwerk zu erfassen, zu übertragen, zu verarbeiten und zu empfangen. Die Anwendungen dieser datenaustauschenden Geräte decken Sektoren ab – von rein produktorientierten Branchen wie Fertigung, Öl & Gas und Versorgungsunternehmen bis hin zu servicebasierten Unternehmen wie Transport, Gesundheitswesen und Gastgewerbe.

Wichtig ist jedoch, dass diese Geräte nur dann Daten austauschen können, wenn die Verbindung zwischen ihnen sicher ist. Genau dafür sind IoT-Standards und -Protokolle gedacht: Sie ermöglichen sichere und schnelle Datenübertragung zwischen End-IoT-Geräten.

Es gibt diverse IoT-Protokolle, die ein Unternehmen für End-to-End-IoT-Lösungen nutzen kann. Jeder Standard hat jedoch distincte Merkmale und Fähigkeiten, was die Identifizierung eines für spezifische Anwendungsfälle geeigneten Protokolls verkompliziert. Sehen wir uns 10 der vielversprechendsten Kommunikationsprotokolle und -standards an, die Sie für den Aufbau von IoT-Lösungen für Ihre Anforderungen nutzen können.

A. LoRaWAN

Mit bidirektionaler Kommunikation, integrierten Sicherheitsmodulen und Diensten für sowohl lokale als auch mobile Geräte ist LoRa die perfekte Wahl für Unternehmen, die ein Wide-Area-Network für ihre batteriebetriebenen IoT-Geräte suchen.

LoRaWAN eignet sich besonders für die Langstreckenübertragung von Telemetriedaten zwischen Low-Power-Geräten. Sein vorteilhaftestes Merkmal ist die Fähigkeit, Millionen von Endgeräten gleichzeitig anzubinden. Low-Power-LoRa-Gateways sammeln Daten von mehreren Geräten und übertragen sie mit 0,3 bis 50 kbit/s über große Distanzen.

B. Bluetooth

BLE (Bluetooth Low Energy) wird allgemein für kurzreichweitige drahtlose Datenübertragung verwendet. Seine Anwendung ist weit verbreitet in Wearables, die das Pairing von zwei oder mehr Smart Devices ermöglichen. Bluetooth erlaubt schnelle Datenübertragung über kurze Distanzen bei niedrigem Energieverbrauch und ist somit eines der einflussreichsten IoT-Protokolle. Allerdings eignet es sich nur für kleine Dateien und Payloads.

C. ZigBee

ZigBee wird stärker für industrielle Zwecke als für kommerzielle Nutzung eingesetzt. Bei einer Frequenz von 2,4 GHz überträgt es Daten in industriellen Umgebungen mit geringeren Raten. Das ZigBee-Kommunikationsprotokoll ermöglicht die Entwicklung sicherer, skalierbarer und stromsparender End-to-End-IoT-Lösungen für diverse Use Cases.

Durch die Nutzung der IoT-Sprache Dotdot kann das ZigBee-Protokoll auch genutzt werden, um Smart Devices zu vernetzen, die gemeinsam nahtlose automatisierte Aufgaben ausführen.

D. Cellular (Mobilfunk)

Mobilfunknetze, angetrieben von 3G, 4G oder sogar 5G, eignen sich für die Übertragung von Informationen über große Distanzen. Unter allen IoT-Standards ist es die beste Wahl für Operationen, die Langstreckenübertragung großer Datenvolumen erfordern.

Zwar erfüllt Mobilfunkkonnektivität die Bedürfnisse nach Langstreckendatenübertragung, doch die Gebühren für die Nutzung von Mobilfunknetzen sind recht hoch. Auch der Stromverbrauch von Geräten im Mobilfunknetz ist vergleichsweise hoch.

E. Sigfox

Speziell für Machine-to-Machine-Interaktion entwickelt, vereint Sigfox Fähigkeiten sowohl von Cellular- als auch Wi-Fi-Protokollen. Sigfox' Ultra Narrow Band (UNB) kann nur Low-Level-Daten teilen, jedoch mit einer Übertragungsgeschwindigkeit von bis zu 1000 Bit pro Sekunde und einem minimalen Stromverbrauch von 50 Mikrowatt. Dieses IoT-Kommunikationsprotokoll wird auch von Cloud-Fähigkeiten unterstützt und hat eine Reichweite von 3 bis 50 km pro Gerät, abhängig von topografischen Gegebenheiten.

F. Z-Wave

Z-Wave nutzt Radiofrequenzkommunikation zur Datenübertragung. Generell für kommerzielle Anwendungen verwendet, hat es die Schaffung von Lösungen für Smart Cities, Homes und Offices ermöglicht. Mit seinem Sub-1-GHz-Band bietet Z-Wave die niedrigste Latenz aller IoT-Standards und -Protokolle.

Die Frequenz des Z-Wave-Protokolls liegt bei ca. 900 MHz, die Reichweite reicht bis zu 30–100 Meter. Es ist auch mit Cloud-Speicher kompatibel und überträgt Daten mit 40–100 kbit/s.

G. MQTT IoT

Message Query Telemetry Transport (MQTT) wird stark für Remote Monitoring eingesetzt. Es ist effektiv beim Abrufen von Daten von mehreren ferngelegenen elektronischen Geräten und der Weitergabe an eine zentrale Plattform. Das MQTT-Protokoll basiert auf drei Hauptkomponenten: Subscriber, Publisher und Broker. Während der Subscriber Daten generiert und überträgt, bietet der Publisher Informationsrouting-Optionen. Der Broker sorgt für die Sicherheit der übertragenen Daten.

H. DDS

DDS ist ein erweiterbarer, leistungsstarker Echtzeit-M2M-Interaktions-IoT-Standard, der Daten an Cloud-Plattformen und Low-Footprint-Geräte übertragen kann. Durch seine zwei Schichten DCPS und DLRL liefert ein Data Distribution Service Informationen auf intuitive Weise an eine Plattform.

I. AMQP

AMQP ist ein Application-Layer-Protokoll, das für Middleware-Umgebungen entwickelt wurde. Es ist ein international anerkannter Protokoll, das seine nachrichtenorientierte Architektur nutzt, um Daten über seine drei Hauptkomponenten Exchange, Message Queue und Binding zu übertragen. Alle Komponenten arbeiten zusammen, um Teile der empfangenen Nachricht in eine Queue zu stellen und über eine vom Binding-Komponente bereitgestellte Verbindung zu speichern.

J. CoAP

Constrained Application Protocol (CoAP) wird allgemein von eingeschränkten Smart Gadgets genutzt – also Geräten mit ähnlicher gruppierter Community. IoT-Systeme mit CoAP werden durch HTTP-Protokolle angetrieben und nutzen UDP (User Datagram Protocol) für die Implementierung leichter Daten. Seine REST-Architektur und binäres Datenformat machen es ideal für Anwendungen im Bereich Automatisierung, Mobiltelefone und Mikrocontroller.

Wichtige Erkenntnisse:

Es gibt noch weitere IoT-Protokolle wie NFC, RFID, Thread und EnOcean. Wichtig ist, dass jeder Standard seine eigenen Spezifikationen und Vorteile hat. Das Studium dieser Spezifikationen ist für jedes Unternehmen essenziell, bevor es eine IoT-Lösung entwickelt, da Protokolle für Geschwindigkeit, Volumen und Reichweite der Datenübertragung verantwortlich sind.

Es ist besser, einen End-to-End-IoT-Dienstleister zu wählen, der nahtlose IoT-Lösungen unter Verwendung aller Internet-of-Things-Protokolle bereitstellen kann. Biz4Intellia ist ein solches Unternehmen, das die Fähigkeiten jedes Standards nutzt und IoT-Lösungen für jedes Protokoll anbietet. Worauf warten Sie noch? Klicken Sie den Link, um Ihre Anforderungen mitzuteilen und Ihre IoT-Reise mit Biz4Intellias Black-Box-Lösungen zu starten.