Drahtlose IoT-Netzwerkprotokolle

Nachfolgend haben wir eine umfangreiche, aber nicht erschöpfende Liste von Internet-of-Things-Protokollen (IoT) zusammengestellt, in keiner bestimmten Reihenfolge. Wenn Sie auf der Suche nach einem Vergleich von IoT-Netzwerkprotokollen sind, ist dies ein guter Ausgangspunkt.

Zunächst jedoch ein Wort der Warnung: Kümmern Sie sich nicht so sehr um das Protokoll, bevor Sie nicht genau wissen, was Ihre Anwendung braucht. Die Entscheidung, dass Sie Interoperabilität oder ein Protokoll benötigen, das von einem namhaften Industrieunternehmen geführt wird, bevor Sie wissen, welche Technologie für Ihre Anwendung die richtige ist, ist einfach nicht sinnvoll. Unser Rat? Machen Sie sich mit diesen IoT-Netzwerkprotokollen vertraut, aber entscheiden Sie sich nicht für eines von ihnen, bevor Sie nicht wissen, was Sie erreichen müssen.

Bluetooth

Bluetooth ist ein globales 2,4-GHz-Personal-Area-Network für die drahtlose Kommunikation über kurze Entfernungen. Datei-Übertragungen von Gerät zu Gerät, kabellose Lautsprecher und kabellose Headsets werden oft mit Bluetooth ermöglicht.

Siehe auch: Ein Bluetooth & ZigBee-Vergleich für IoT-Anwendungen

BLE

BLE ist eine Version von Bluetooth, die für Geräte mit geringerer Leistung entwickelt wurde, die weniger Daten verwenden. Um Strom zu sparen, bleibt BLE im Ruhezustand, außer wenn eine Verbindung hergestellt wird. Dies macht es ideal für tragbare Fitness-Tracker und Gesundheitsmonitore.

Siehe auch: Bluetooth vs. Bluetooth Low Energy: Was ist der Unterschied?

ZigBee

ZigBee ist ein 2,4 GHz Mesh Local Area Network (LAN) Protokoll. Es wurde ursprünglich für die Gebäudeautomatisierung und -steuerung entwickelt – daher wird ZigBee häufig für drahtlose Thermostate und Beleuchtungssysteme verwendet.

Siehe auch: ZigBee Vs. Bluetooth: A Use Case With Range Calculations

Z-Wave

Z-Wave ist ein Sub-GHz-Mesh-Netzwerkprotokoll und ist ein proprietärer Stack. Es wird häufig für Sicherheitssysteme, Hausautomation und Beleuchtungssteuerung verwendet.

Siehe auch: Z-Wave Vs. ZigBee

6LoWPAN

6LoWPAN verwendet eine leichtgewichtige IP-basierte Kommunikation, die über Netzwerke mit niedrigeren Datenraten läuft. Es ist ein offenes IoT-Netzwerkprotokoll wie ZigBee und wird hauptsächlich für die Haus- und Gebäudeautomatisierung verwendet.

Siehe auch: 6LoWPAN Range: Use Case Calculations

Thread

Thread ist ein offener Standard, der auf IPv6 und 6LoWPAN-Protokollen aufbaut. Man könnte es als Googles Version von ZigBee betrachten. Man kann sogar einige der gleichen Chips für Thread und ZigBee verwenden, da beide auf 802.15.4 basieren.

WiFi-ah (HaLow)

Speziell für Sensoren und Steuerungen mit niedriger Datenrate und großer Reichweite entwickelt, ist 802.11ah weitaus stärker auf das IoT ausgerichtet als viele andere WiFi-Pendants.

Siehe auch: Examining The Future Of WiFi: 802.11ah HaLow, 802.11ad (& Andere)

2G (GSM)

2G ist das „old-school“ TDMA (normalerweise) Mobilfunkprotokoll. Geldautomaten und alte Alarmsysteme nutzten es – und in den meisten Teilen der Welt ist es aus dem Verkehr gezogen worden oder befindet sich im Prozess der Ausmusterung.

3G & 4G

3G war das erste „Hochgeschwindigkeits“-Mobilfunknetz und ist ein Name, der sich auf eine Reihe von Technologien bezieht, die den IMT-2000-Standards entsprechen. 4G ist die Generation von Mobilfunkstandards, die auf 3G folgte, und wird heute von den meisten Menschen für mobile Mobilfunkdaten verwendet. Sie können 3G und 4G für IoT-Geräte verwenden, aber die Anwendung benötigt eine konstante Stromquelle oder muss regelmäßig aufgeladen werden können.

LTE Cat 0, 1, & 3

Bei den LTE-Klassen gilt: je niedriger die Geschwindigkeit, desto geringer der Stromverbrauch. LTE Cat 1 und 0 sind in der Regel besser für IoT-Geräte geeignet. (Mehr darüber erfahren Sie in diesem Artikel von Radio-Electronics.)

LTE-M1

Dies ist das erste Mobilfunkprotokoll, das von Grund auf für IoT-Geräte entwickelt wurde. Da es noch nicht verfügbar ist, bleibt abzuwarten, wie es sich bewährt.

Bei LTE ist es wichtig zu wissen, dass die Netzbetreiber in der Regel die Hardware ihrer Basisstationen nicht ändern müssen; Upgrades können vollständig über Software erfolgen. Dies wirkt sich positiv auf die Infrastrukturkosten aus, da die Unternehmen nicht unbedingt neue Mobilfunk-Basisstationen, sondern nur neue Endgeräte benötigen.

Siehe auch: LTE-M & 2 Andere 3GPP IoT-Technologien, mit denen man sich vertraut machen sollte

NB-IoT

NB-IoT, oder Narrowband IoT, ist eine weitere Möglichkeit, zellulare M2M für Geräte mit geringem Stromverbrauch zu realisieren. Es basiert auf einer DSSS-Modulation, ähnlich wie die alte Neul-Version von Weightless-W. Huawei, Ericsson und Qualcomm sind aktive Befürworter dieses Protokolls und an seiner Entwicklung beteiligt.

5G

Auch wenn es wahrscheinlich erst in fünf Jahren auf den Markt kommen wird, soll 5G die nächste Generation des Mobilfunkprotokolls sein. Es ist auf einen hohen Durchsatz ausgelegt und wird im Hinblick auf das IoT wahrscheinlich mit denselben Problemen konfrontiert sein wie 3G und 4G.

NFC

Near Field Communication ist genau das, was es klingt – IoT-Netzwerkprotokolle, die für eine sehr enge Kommunikation verwendet werden. Wenn Sie Ihr Telefon über ein Kartenlesegerät halten, um Ihre Einkäufe zu bezahlen, verwenden Sie wahrscheinlich NFC.

RFID

Es gibt zwei Arten der Radiofrequenz-Identifikation: aktiv und passiv. Dieses Protokoll wurde speziell entwickelt, damit Geräte ohne Batterien ein Signal senden können. Bei den meisten Systemen wird eine Seite des RFID-Systems mit Strom versorgt, wodurch ein Magnetfeld erzeugt wird, das im Chip einen elektrischen Strom induziert. So entsteht ein System mit genügend Energie, um immer wieder Daten drahtlos zu senden. Aus diesem Grund werden RFID-Etiketten für den Versand und die Nachverfolgung verwendet.

SigFox

SigFox ist ein globaler IoT-Netzwerkbetreiber. Er verwendet die differentielle binäre Phasenumtastung (DBPSK) in einer Richtung und die Gaußsche Frequenzumtastung (GFSK) in der anderen Richtung. SigFox und seine Partner stellen Antennen auf Türmen auf (wie ein Mobilfunkunternehmen) und empfangen Datenübertragungen von Geräten wie Parksensoren oder Wasserzählern.

Siehe auch: Was ist SigFox?

LoRaWAN

LoRaWAN ist ein Protokoll der MAC-Schicht (Media Access Control), das für große öffentliche Netze mit einem einzigen Betreiber entwickelt wurde. Es basiert auf der LoRa-Modulation von Semtech als zugrundeliegende PHY, aber es ist wichtig zu beachten, dass LoRa und LoRaWAN zwei verschiedene Dinge sind, die oft (fälschlicherweise) miteinander vermischt werden.

Ingenu

Ingenu hat ein Verfahren namens Random Phase Multiple Access (RPMA) entwickelt, das Direct Sequence Spread Spectrum (DSSS) verwendet und den CDMA-Protokollen (Code Division Multiple Access) im Mobilfunk ähnelt. Bevor es das IoT gab, verkaufte Ingenu (damals noch OnRamp) eine Messinfrastruktur, die Informationen von Stromzählern mit geringer Leistung sammelte. Jetzt hat das Unternehmen seinen Namen geändert und versucht, ein breiterer Akteur in diesem Bereich zu werden (wie SigFox).

Weightless-N

Weightless-N ist ein Ultra-Schmalband-System, das SigFox sehr ähnlich ist. Es ist kein vollständig geschlossenes System, sondern besteht aus einem Netz von Partnern. Es verwendet die differentielle binäre Phasenumtastung (BPSK) in schmalen Frequenzkanälen und ist für Uplink-Sensordaten vorgesehen.

Weightless-P

Weightless-P ist die neueste Weightless-Technologie. Sie bietet Zwei-Wege-Funktionen und Dienstqualitätsstufen, was wir für sehr wichtig halten.

Weightless-W

Weightless-W ist ein offener Standard, der für den Betrieb im TV-White-Space-Spektrum (TVWS) entwickelt wurde. Die Nutzung des TVWS ist in der Theorie attraktiv, weil sie gute UHF-Frequenzen nutzt, die sonst nicht verwendet werden, kann aber in der Praxis recht schwierig sein.

Siehe auch: Was ist schwerelos?

ANT & ANT+

Wenn Sie ein Samsung-Gerät besitzen, haben Sie wahrscheinlich ein Funkgerät mit diesem Protokoll. ANT & ANT+ scheint eine andere Art von BLE-System zu sein, das entwickelt wurde, um Netzwerke zu schaffen, die auf vorhandener Hardware aufsetzen. Viele Geräte sind mit ANT- oder ANT+-kompatiblen Chips ausgestattet, und die Idee ist, dass man, wenn man genügend dieser Funkgeräte in die Welt bringt, sie gemeinsam als Netz verwenden kann.

DigiMesh

DigiMesh ist eines von mehreren proprietären Mesh-Systemen. In diesem Whitepaper erfahren Sie mehr über die Unterschiede zu ZigBee.

MiWi

MiWi ist das proprietäre Netzwerkprotokoll von Microchip. Es wurde für Kurzstreckennetzwerke entwickelt und soll Kunden helfen, die Markteinführungszeit ihrer Produkte zu verkürzen.

EnOcean

EnOcean ist ein Protokoll, das speziell für Energy Harvesting-Anwendungen mit extrem niedrigem Stromverbrauch entwickelt wurde. Daher konzentrieren sich seine Anwendungen auf die Gebäudeautomatisierung, intelligente Häuser und die drahtlose Beleuchtungssteuerung.

Dash7

Dash7 ist ein Open-Source-Protokoll für drahtlose Netzwerke mit einem großen RFID-Vertrag mit dem US-Verteidigungsministerium.

WirelessHART

WirelessHART basiert auf dem HART-Kommunikationsprotokoll und ist nach Ansicht des Unternehmens „der erste internationale offene drahtlose Kommunikationsstandard der Branche.“

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