Das Internet bietet uns seit seinem Aufkommen viele Vorzüge: Einfache Informationsübertragung und Kommunikation, Fernzugriff auf Geräte auch Zusammenarbeit mit Menschen auf der anderen Seite des Globus. Mit dem IoT geht die digitale Vernetzung nun einen Schritt weiter: Es hat zum einen zur Entstehung neuer Technologien und zum anderen zur Entstehung neuer Anwendungsfelder für bestehende Technologien geführt.
Damit sind vor allem die folgenden Bereiche gemeint: Industrie (z. B. SCADA-Architektur, Protokolle wie Modbus, Profibus), Energie- und Versorgungsunternehmen (DNP3-Protokolle), Kommunikation von Maschine zu Maschine (M2M) sowie Haustechnik (Gebäudeleitsystem mit BACnet, KNX, X10-Protokollen). Das gleiche gilt für die Digitalisierung der industriellen Produktion gemäß dem Konzept Industrie 4.0.
Im IoT sind Millionen intelligenter Geräte durch das Internet miteinander verbunden. Sie übertragen Informationen, empfangen Nachrichten und führen Aktionen aus. Nicht nur im industriellen B2B-Umfeld fasst das IoT Fuß, sondern auch in B2C-Anwendungen für den persönlichen Alltag. Intelligente Haushaltsgeräte lassen sich heute mit einer Fernbedienung steuern – oder agieren sogar autonom.
Das dem IoT zugrundeliegende Konzept der Vernetzung von Dingen wird mittlerweile in allen Branchen umgesetzt. Dabei tauchen je nach Anwendungsfall immer neue Akronyme auf: IIoT („Industrial Internet of Things“ – IoT in der Fertigung), IoMT („Internet of Medical Things“ – IoT in der Medizin), Car2X (Vernetzung von Fahrzeugen). Da in Handel und Logistik zunehmend mit NFC Tags und QR-Codes auf Produkten gearbeitet wird, entstand der Begriff IoP („Internet of Packaging“ – IoT der Verpackungen).
Der Begriff IoT fasst dabei eine Vielzahl von Technologien zusammen und reicht von Einzelgeräten, die integriert und miteinander verbunden werden, über physische Schnittstellen und Kommunikationsprotokolle bis hin zu Servern und der Datensicherung in der Cloud.
Vorstellbar für eine IoT-Anwendung sind alle Geräte, die eine Verbesserung oder Erleichterung des täglichen Lebens für den modernen Menschen bringen können. Egal, ob es sich um die Qualität des Wohnbereichs, die Effizienz bei der Arbeitsproduktivität oder um eine Verbesserung des Komforts handelt.
Dazu gehören zum Beispiel:
Das IoT schließt eine Vielzahl an möglichen Geräten mit ein. Dazu gehören:
Die Kombinationen und Variationen sind dabei so zahlreich wie die möglichen Anwendungsfälle des IoT – nämlich so gut wie unbegrenzt.
Für die aufgezählten Gerätetypen und Faktoren kommen verschiedene Protokolle in Frage:
Die Möglichkeiten sind vielfältig, allerdings gibt es auch eine lange Liste an Übertragungsmedien und -protokollen. Dies bringt bestimmte Herausforderungen mit sich, was Kompatibilität, Standardisierung und Sicherheit der übertragenen Daten in den unterschiedlichen Protokollen betrifft.
Einige dieser Kommunikationsmittel und Protokolle haben sich bereits etabliert. Andere stecken noch in der Anfangsphase, verzeichnen aber eine beachtliche Entwicklung, durch die ihre Akzeptanz stetig steigt. Dazu gehören: RS485, CAN, LoRa, Bluetooth, Wifi und Modbus, Profibus / Profinet, MQTT, LoRaWAN, OPC UA und die TCP- / IP-Protokollfamilie.
Die beiden oben vorgestellten Aspekte – nämlich das Gerät und das Übertragungsmedium – beschreiben das Konzept des IoT noch nicht umfassend. Es bleibt die Frage: Wo laufen die übermittelten Informationen zusammen?
Die Antwort gibt das IoT-Konzept in der Regel mit einem zentralen Server. Es spielt keine Rolle, ob dieser Server lokal oder ihr eigener ist, oder ob es sich um eine kommerzielle Plattform handelt. In 99% der Fälle ist ein solcher Server – auch Informationskonzentrator genannt – notwendig.
Am Markt sind bereits große kommerzielle Plattformen zu finden, die Dienste (Verarbeitung auf dem Server & Cloud-Speicher) für den Einsatz mit dem IoT anbieten. Es gibt auch Open-Source-Plattformen, die sich an Heimanwender mit technischen Kenntnissen richten. Jedermann kann also seinen Server implementieren, kann eigene Geräte entwickeln oder sie integrieren.
Die wichtigsten Kommunikationsprotokolle (MQTT, ONVIF, ZigBee, Z-Wave) sind integriert, aber auch Geräte bekannter Hersteller können integriert werden. Darüber hinaus können kundenspezifische Hardware-Module, APIs und Frameworks integriert werden, mit denen sich komplette Anlagen und Lösungen in kürzester Zeit entwickeln lassen.
Das IoT eröffnet nicht zuletzt auch neue Möglichkeiten in Kombination mit dem Bereich künstliche Intelligenz. Es entstehen neue Konzepte für die direkte Kommunikation zwischen intelligenten Geräten mit hohem Autonomiegrad. Ebenso im Fokus steht die Entwicklung von Prognosemodellen in verschiedenen Bereichen: Klima, Umweltverschmutzung, lokale Fauna und ihre Wanderungsbewegung, Prognosen zu seismischen Aktivitäten, Prognosen im Versorgungsbereich (Wasser, Energie, Müll) oder im öffentlichen Verkehr.
Seit mehreren Jahrzehnten erleben wir sogar einen Trend, der über die digitale Vernetzung zwischen Maschinen hinausgeht. Dies betrifft die Kommunikation human2human (Mensch-zu-Mensch), human2machine (Mensch-zu-Maschine) wie auch human2environment (Mensch-zu-Umwelt).
Andererseits dürfen wir auch nicht vergessen, dass neben dieser technologischen Entwicklung, die zum breiten Einsatz des IoT geführt hat, auch andere Aspekte in den Vordergrund rücken. Diese sind vom gesellschaftlichen Standpunkt aus sehr wichtig: