Die Entmystifizierung des Internet of Things

Die Entmystifizierung des Internet of Things

von Bernhard Steimel 2. November 2016

Das Internet der Dinge bzw. Internet of Things, kurz IoT, stellt die dritte Phase des Internets dar. In der ersten Phase wurden Computer miteinander vernetzt. Anschließend konnten sich dank E-Mail und Browsern Menschen miteinander verknüpfen. Und nun befinden wir uns in einer Phase, in der gewöhnliche, physische Objekte vermehrt Verbindungen schaffen.  

Die Grundidee des Internet of Things ist über 30 Jahre alt. 1982 verbanden Studenten an der Carnegie Mellon School of Computer Science einen Coca-Cola-Automaten mit dem Universitätsnetz. So ließ sich vom Schreibtisch aus überprüfen, ob die Automaten noch befüllt und die Flaschen kalt waren.

Die Entmystifizierung des Internet of Things

 

1991 beschrieb der Informatik- und Kommunikationswissenschaftler Mark Weiser, der an der University of Maryland dozierte, seine Vorstellung einer vernetzten Welt im 21. Jahrhundert. In seinem Aufsatz tauchen bereits viele Elemente auf, die wir heutzutage mit dem Internet of Things in Verbindung bringen: „Smart Home“, „Ubiquitous Computing“ (Rechnerallgegenwart) und damals noch wie Science Fiction anmutende Technologien wie Tablets und dergleichen.

Der eigentliche Begriff „Internet of Things“ geht (vermutlich) auf Kevin Ashton zurück, Mitgründer der RFID Development Community, der eine Firmen-Präsentation für Procter & Gamble entsprechend betitelte.

„I could be wrong, but I’m fairly sure the phrase „Internet of Things“ started life as the title of a presentation I made at Procter & Gamble (P&G) in 1999. Linking the new idea of RFID in P&G’s supply chain to the then-red-hot topic of the Internet was more than just a good way to get executive attention.“

Was macht das Internet of Things genau aus?

Es beschreibt in erster Linie ein Phänomen: alltägliche, physische Gegenstände werden mit Technologien ausgestattet, die es ihnen erlauben, sich mit dem Internet zu verbinden, Daten zu sammeln und zu verarbeiten und somit intelligent zu werden. Das wird durch drei Komponenten ermöglicht:

  • Physische (mechanische oder elektronische) Bestandteile,
  • intelligente (integrierte Prozessoren, Speicher oder Software-) Elemente und
  • Vernetzungskomponenten (Internet-Protokolle, Schnittstellen).

Von besonderer Bedeutung sind Sensoren – winzige Bauteile, die praktisch jedwede Art von Zustand über ihre unmittelbare Umwelt erfassen können: Temperatur, Licht, Geräusche, Bewegung, Geschwindigkeit, Distanz, Füllmenge etc.

Das IoT betrifft nicht nur Güter oder Dinge, die bereits hoch technologisiert sind (z.B. Automobile), sondern auch solche, die nicht direkt mit technologischem Fortschritt in Verbindung gebracht werden – z.B. Kleidung, Essen, Straßen, Landschaften etc.

Dinge sind im IoT nicht isoliert, sondern können sich auch untereinander verknüpfen (Interkonnektivität), wodurch sich die gesamte physische Welt zu einer Art Informationssystem entwickelt.

Wenn – zuvor passive – Objekte intelligent vernetzt werden, entstehen „Cyber-Physische-Systeme“ (CPS).

„Das Neuartige an dieser cyber-physischen Architektur technischer Produkte ist nicht nur die Vernetzung an sich, sondern es sind vor allem auch die Möglichkeiten, die durch die Verteilung von Rechenleistung bis in die einzelnen Komponenten entstehen und die Vielfalt und Menge der dadurch erzeugten Daten.“

CPS sind mit einer eigenen dezentralen Steuerung (embedded systems) versehene, intelligente Objekte, welche in einem Internet der Daten und Dienste miteinander vernetzt sind und sich selbstständig steuern.

CPS, intelligente Objekte, die in einem Internet der Daten und Dienste miteinander vernetzt sind und sich selbstständig steuern, schaffen eine Verbindung der physischen mit der digitalen Welt. Eine Welt, in der Objekte permanent Daten in Echtzeit austauschen. Das bedeutet auch, dass Objekte im IoT i.d.R. über mehrere Schnittstellen verfügen und mit unterschiedlichen Geräten gesteuert werden können, vom Desktop-PC über das Tablet bis hin zum Smartphone.

Welche Technologien ermöglichen das Internet der Dinge?

CPS machen sich zwei Technologien zunutze: Zum einen hochleistungsfähige „Kleinstcomputer“, die in Materialien und Gegenstände integriert werden, welche wiederum mit Sensoren ausgestattet sind, die eine Vielzahl an Daten aus der Umwelt erfassen und verarbeiten. Zum anderen globalen Datennetze, in denen Daten verarbeitet und in der Cloud gespeichert werden.

Sensoren

Ein Sensor ist ein Bauteil, das Eigenschaften seiner Umgebung (Temperatur, Geschwindigkeit, Füllmenge etc.) erfasst und verarbeitet. Sensoren können mittlerweile miniaturisiert hergestellt und günstig angeboten werden. Deshalb werden derzeit immer mehr Alltagsobjekte mit Sensoren ausgestattet.

Konnektivität

Objekte können auf vielfältige Art und Weise an das Internet angebunden und miteinander vernetzt werden – mithilfe von Kabeln oder kabellos. Der Übertragungsweg ist i.d.R. das Internet Protocol (IP), populäre Übertragungstechnologien sind u.a. LAN, W-LAN, Bluetooth, Zigbee, RFID (Radio Frequency Identification) oder die Mobilfunknetze (3/4G).

Diese Übertragungstechniken wurden nicht für die speziellen Anforderungen des IoT entwickelt und haben zum Teil einen hohen Stromverbrauch. WLAN hat den Vorteil einer hohen Verbreitung und erlaubt zudem eine direkte Verbindung mit dem Internet. Soll ein Objekt allerdings öfters überwacht werden und hat einen dementsprechend hohen Stromverbrauch, bietet sich ZigBee als Technologie an. RFID-Tags (kleine Mikrochips) hingegen garantieren ein automatisches und berührungsloses Identifizieren und Lokalisieren von Objekten, was bspw. das Scannen an der Supermarktkasse obsolet macht: Beim Hinausgehen werden die mit den RFID-Tags versehenen Waren automatisch erkannt und abgerechnet. Dieses Beispiel fällt unter die Kategorie „NFC“ – Near Field Communication.

Big Data und Cloud Computing

In CPS entsteht eine große Ansammlung an Daten. Dieses Phänomen wird als „Big Data“ bezeichnet. Big Data kann als eine „wirtschaftlich sinnvolle Sammlung und Anwendung entscheidungsrelevanter Erkenntnisse aus qualitativ vielfältigen, unterschiedlich strukturierten Informationen“ verstanden werden.

Diese Sammlung von Datensätzen ist mit herkömmlichen Servern nur schwer zu verarbeiten. Hierfür wird die Cloud-Technologie eingesetzt: Cloud Computing bildet eine Plattform zur Speicherung, die es erlaubt, über das Internet von jedem Ort aus auf zentral gespeicherte Daten eines Prozesses zuzugreifen und die Daten zu bearbeiten.

Erst durch Cloud-Technologien ist es möglich, die Menge an Daten, die von Cyber-Physischen Systemen permanent produziert wird, optimal zu bewältigen und produktiv zu nutzen. Mit Cloudlösungen sind Unternehmen also in der Lage, erhebliche Datenmengen in Echtzeit zu speichern und zu verarbeiten.

Gartner vermutet, dass die meisten Technologien, die das IoT betreffen, in spätestens zehn Jahren das „Plateau der Produktivität“ erreichen werden.

Die Entmystifizierung des Internet of Things

Gartner IoT-Hype Cycle

Schreibe einen Kommentar

Ähnliche Beiträge