Internet der Dinge

Einführung

Das Internet der Dinge (engl. Internet of Things, kurz IoT) bezeichnet die Vernetzung von unterschiedlichsten Gegenständen, die mit Microchips und Sensoren ausgestattet sind und untereinander Informationen austauschen. Die vernetzen Objekte können dabei den Menschen in allen Lebenslagen begleiten und unterstützen. Wearables (z. B. Smartwatches) oder medizinische Implantate (z. B. zur Blutzuckermessung) werden dabei direkt am Körper getragen. Andere wiederum können in den häuslichen Bereich integriert sein, wie z. B. vernetzte Kühlschränke, die automatisiert Lebensmittel nachbestellen, oder Thermostate, welche die Wohnräume noch vor Ankunft der Bewohner auf eine angenehme Temperatur regeln. Auch Autos werden zunehmend vernetzt und können sich so gegenseitig über Staus oder Unfälle informieren. Die Kommunikation zwischen den Objekten wird auch als Maschine-zu-Maschine-Kommunikation (M2M) bezeichnet, und findet im Falle des IoT i. d. R. über das Internet statt.

Technologien

Embedded Intelligence heißt übersetzt „Eingebettete Intelligenz“ und bezeichnet die Fähigkeit von Objekten eigenständig zu agieren. Ein smarter Temperatur-Sensor misst nicht nur die Temperatur, sondern weiss, wann er welche Informationen an welches System weitergeben muss. Das bedeutet das smarte Objekte auch über eine eigene Prozessoreinheit zur Informationsverarbeitung verfügen müssen.

Als Interoperabilität wird die Möglichkeit von smarten Objekten bezeichnet, Informationen eigenständig mit anderen smarten Objekten austauschen zu können. So muss z. B. ein smarter Kühlschrank mit dem Internet verbunden sein, damit er im Bedarfsfall Lebensmittel bestellen kann.

Die selbständige automatische Kommunikation zwischen Objekten, ohne menschliches Zutun, wird auch als M2M-Kommunikation bezeichnet. Im IoT-Bereich, vor allem im Heimnetzbereich, kommen i. d. R. Funktechnologien zum Einsatz. Hier gibt es die auf den Heimnetzbereich abgestimmten Kommunikationsstandards Z-Wave und ZigBee. Zur Überbrückung von kurzen Distanzen werden bei Smartphones genauso wie im IoT-Berich die energiesparende Bluetooth-Variante Bluetooth Low Energy (kurz BLE) eingesetzt. Für längere Distanzen und für leistungsfähigere Übertragungen z. B. im Medien-Bereich (Audio, Video) wird WLAN verwendet. Einige Hersteller verwenden aber auch proprietäre (eigene, herstellerspezifische) Funktechnologien. Die Verbindung zum Internet erfolgt i. d. R. über den DSL-Router. Einige Wearables und Objekte außerhalb des Heimnetzbereichs verwenden zur Kommunikation GSM-Verbindungen und verfügen dazu über eigene SIM-Karten.

Ein entscheidender Unterschied des IoT gegenüber den weitestgehend isolierten automatisierten Analgen, wie es sie in der Industrie schon seit längerem gibt, ist der erforderliche öffentliche Zugang zu den IoT-Objekten. Da das IoT-Netz über das Internet weltweit verteilt ist und nicht mehr von einem Hersteller bereitgestellt und verwaltet wird, müssen die Hersteller von smarten Objekten offene Schnittstellen zur Verfügung stellen. Nur so kann z. B. ein Hersteller von smarten Kühlschränken auf den Bestellservice von Supermarktketten zugreifen, damit der Kühlschrank bei Bedarf selbständig Lebensmittel nachbestellen kann oder App-Hersteller eine App entwickeln, die auf Basis des Inhalts des Kühlschranks ein Rezept für ein Essen vorschlagen. Diese Programmierschnittstellen werden als API (Application Programming Interface) bezeichnet. Auch API sind keine neue Erfindung des IoT und werden in fast allen Bereichen der IT eingesetzt. Die offene Bereitstellung von API ist aber eine Voraussetzung des IoT.

Smart Home

SamrtHome ist ein Teil des Internet of Things (IoT) und steht für das intelligente Zuhause, in dem verschiedenste Haushaltsgeräte miteinander verbunden sind und per Smartphone, Tablet oder PC von Zuhause oder Unterwegs aus überwacht und gesteuert werden können. SmartHome-Lösungen haben das Ziel, die Wohn- und Lebensqualität zu erhöhen und den Energieverbrauch (Strom und/oder Heizenergie) zu reduzieren. Zum SmartHome-Bereich zählt sowohl die Steuerung von Haushaltsgeräten (Licht, Heizung, Jalousien, Kaffeemaschine, Waschmaschine etc.) als auch die Vernetzung von Unterhaltungselektronik (SmartTV, NAS (Network Attached Storage), WLAN-Lautsprecher etc.).


Industrie 4.0

Industrie 4.0 bezeichnet den Einsatz von IoT im industriellen Bereich. Hier spricht man dann auch von smarten vernetzten Fabriken. Das 4.0 steht für die vierte industrielle Revolution. In der Industrie 4.0 sollen ganze Produktionsanalgen einschließlich der Produkte selber vernetzt werden. Dabei kommunizieren Produkte direkt mit der Produktionsanalage von Maschine-zu-Maschine (M2M). So bekommt z. B. das vernetzte Lager mit, wenn einzelne Teile wegen Mängeln aussortiert wurden und bestellt automatisch beim Lieferanten Teile nach. So können alle Prozessketten effizient und kostengünstig gestaltet werden.

Sicherheit

Das IoT bringt aber nicht nur Vorteile sondern auch Gefahren mit sich. Zum einen werden Systeme, die über das Internet vernetzt und damit jedem zugänglich sind, auch angreifbar. So haben Hacker vom Chaos Computer Club schon vor Jahren gezeigt, wie vernetzte Stromzähler gehackt und manipuliert werden können. Bei privaten Stromzählern ist der Schaden noch relativ gering, werden aber Industrieanlagen gehackt, kann der Schaden immens sein. Noch problematischer ist ein Angriff auf sog. kritische Infrastrukturen. Hierzu zählen u. a. Energie- und Wasserversorger, das Finanz- und Versicherungswesen, die staatliche Verwaltung, der Gesundheitsbereich (z. B. Krankenhäuser), die Medien und das Transportwesen. Bei einem Angriff auf kritische Infrastrukturen können Hacker das gesellschaftliche Leben bzw. ein ganzes Land lahm legen.

Außerdem werden bei der Kommunikation zwischen den IoT-Objekten riesige Datenmengen über das Internet ausgetauscht. Für den einfachen Anwender ist es kaum noch nachvollziehbar, wo und mit welchen Geräten Daten über ihn gesammelt und ausgetauscht werden. Hier besteht die Gefahr, das mit den Daten Missbrauch betrieben wird. Menschen können so ohne ihres Wissens durchleuchtet werden und z. B. Versicherungsleistungen an Ernährungsgewohnheiten oder die Häufigkeit von sportlichen Aktivitäten angepasst werden, ohne dass der Anwender dies mitbekommt.

Hier ist es an den Herstellern, die IoT-Geräte sicher gegen Angriffe zu machen und verantwortungsvoll mit den Daten der Anwender umzugehen und an den Regierungen und Verbänden Anforderungen an die Sicherheit zu stellen und Regeln zum Umgang mit privaten Daten aufzustellen, einzufordern und zu überwachen.

SmartHome Produkt-Beispiele

SmartHome Komplettlösungen

Einige Hersteller von SmartHome-Produkten bieten ein umfangreiches Sortiment von sog. Sensoren und Aktoren zur Hausautomation an. Dazu zählen Heizungsthermostate, Tür- und Fensterkontakte, Bewegungssensoren und Kameras, Feuermelder, smarte Steckdosen und Schalter sowie Steuerzentralen, mit denen die Sensoren und Aktoren verbunden, koordiniert und gesteuert werden, und die über den Heimnetzrouter eine Verbindung zum Internet herstellen.

RWE SmartHome

Devolo Home Control


EQ3 Homematic

Bosch SmartHome


Telekom SmartHome

Komforthaus Max!


Honeywell evohome

Archos SmartHome


AVM SmartHome


SmartHome Einzelprodukte

Einige Hersteller liefern Produkte, die auf bestehenden SmartHome-Lösungen aufbauen und diese um zusätzliche Logik erweitern. Dazu zählen z. B. die lernenden Thermostate von Nest (Google) und tado. Andere Hersteller bieten Produkte, um das SmartHome um weitere Sensoren oder Aktoren zu erweitern, wie z. B. Philips mit seinen steuerbaren Glühbirnen und Netatmo mit seinen Wetterstationen.

Nest

"tado" smartes Thermostat


Philips Hue

Wetterstation Netatmo


SmartHome Media

Als SmartTV werden Fernsehgeräte bezeichnet, die zusätzlich über Computer-funktionalität verfügen und internetfähig sind. Mit SmartTV-Geräten kann im Internet gesurft und Videos von Online-Videotheken gestreamt werden. Außerdem bieten SmartTV auch die Möglichkeit Medien-dateien (Videos, Musik, Bilder) von Computern, Tablets, Smartphones oder Netzwerk-Speicher (NAS) anzuzeigen. Manche SmartTV-Geräte bieten auch die Möglichkeit den Bildschirm eines Computers zu spiegeln oder die Medienwiedergabe eines Smartphones oder Tablets zu streamen. Derzeit bieten fast alle namhaften Fernsehgeräte-Hersteller SmartTV-Geräte an.

Bei den smarten Stereoanlagen (Kompakt-anlagen, HiFi-Systeme) gibt es große Unterschiede bei den unterstützten smarten Funktionen. Im einfachsten Fall bieten moderne HiFi-Systeme die Möglichkeit Musik von Smartphones oder Tablets via Bluetooth zu streamen. Andere bieten auch die Möglichkeit über das WLAN-Netzwerk auf Musikdateien von Computern oder Netzwerk-Speicher (NAS) zuzugreifen und die Musikwiedergabe via WLAN auf andere Audio-Geräte zu spiegeln. Manche HiFi-Systeme sind netzwerkfähig und können so Internetradiosender wiedergeben. Auch eine Fernsteuerung mit Hilfe von Smartphones oder Tablets bieten einige HiFi-Systeme an.

Mit Hilfe von WLAN-Boxen kann Musik aus dem Heimnetzwerk oder dem Internet kabellos über das WLAN-Netzwerk wiedergegeben werden. Damit können Musikdateien auch in anderen Räumen, ohne dass zusätzliche Kabel verlegt werden müssen, abgespielt werden. Einige Hersteller bieten auch die Möglichkeit mehrere WLAN-Boxen zu Gruppen zusammenzufassen, um so die selbe Musik in verschiedenen Räumen gleichzeitig abzuspielen, was auch als „Multiroom-System“ bezeichnet wird. An einige WLAN-Boxen lassen sich auch HiFi-Systeme koppeln, um so Radio und CD's in beliebigen Räumen abspielen zu können.

Bluetooth-Boxen sind nur bedingt als smarte Boxen zu sehen. Sie bieten die Möglichkeit, Musik vom Smartphone oder Tablet via Bluetooth zu streamen. Sie vermeiden die Verkabelung zum Abspiel-gerät (Smartphone, Tablet, Computer), bieten aber keine zusätzliche Funktionalität. Die meisten Bluetooth-Boxen haben einen eigenen Akku, weshalb sie ohne Verkabelung oder Stromanschluss in allen Räumen oder auch im Freien verwendet werden können. Bluetooth-Boxen bieten aber nicht die Möglichkeit ein Multiroom-System einzurichten.

Quellen