Internet der Dinge Distanzbeziehung zwischen Geräten – ein Kampf der Standards

Der TV, die Musikanlage, die Lampen: Unsere Haushalte sind vernetzt. Nun wollen immer mehr Geräte auch ausserhalb unserer Wohnungen miteinander kommunizieren. Über viele Kilometer hinweg. Für dieses «Internet der Dinge» brauchen wir eine neue Funktechnologie. Der Kampf der Standards hat begonnen.

Ein Funkturm der einen Parkplatz, eine Waschmaschine, einen Mixer und eine Heizung begrüsst.

Bildlegende: Es funkt zwischen unseren Haushaltsgeräten. Collage SRF

  • Vernetzte Geräte sollen über grosse Distanzen kommunizieren, drahtlos und stromsparend
  • Das benötigt neue Standards und Infrastrukturen: Zahlreiche Unternehmen und Allianzen versuchen, sich in diesem neuen Markt zu etablieren
  • Derzeit laufen verschiedene Pilotprojekte, die diese neuen Standards ausprobieren

Das Schloss Lenzburg im Kanton Aargau ist ein beliebtes Ausflugsziel. Viele Gäste besuchen es mit dem Auto, das sie auf einem der Schlossparkplätze abstellen. Oft fahren sie umsonst dorthin, weil alle Partkplätze belegt sind.

Seit rund einem Jahr steht bei der Zufahrt zum Parkplatz eine Tafel, die die Anzahl der freien Parkplätze anzeigt. So sieht jeder Autofahrer, ob es überhaupt Sinn macht, bis zu den Parkplätzen zu fahren.

Diesen Service möglich machen die vernetzten Schlossparkplätze: Jedes Parkfeld meldet der Tafel, ob es frei ist. Dazu ist kein Internetkabel nötig, denn die Parkfelder und deren Sensoren sind Teil eines «Low-Power Wide Area Networks», eines Niedrigenergie-Netzwerkes, das eine grosse Fläche abdeckt.

Willkommen im Netz der Dinge! In ihm kommunizieren Geräte kilometerweit miteinander und benötigen dafür keine Kabel.
Willkommen im Wilden Westen eines neuartigen Internets! In ihm wetteifern verschiedene Standards darum, wie Dinge vernetzt werden sollen.

Es muss funken

Jeder leere Handy-Akku demonstriert es uns am Abend: Wenn wir über grosse Reichweiten drahtlos kommunizieren und dabei viele Daten versenden, braucht das auch viel Energie. Wenn also Geräte miteinander kommunizieren und dabei mit einer kleinen Batterie mehrere Jahre funktionieren sollen, wie die Parkfelder mit der Tafel, dann benötigen wir dazu eine neue Funktechologie.

Derzeit sind verschiedene Standards in der Entwicklung. Die einen nutzen das bestehende Mobilfunknetz. Darauf setzt die Mobilfunkallianz 3GPP. Die anderen nutzen das «ISM-Band», das sind Funkfrequenzen, die gebührenfrei für alle zugänglich sind. Unser herkömmliches Wlan zu Hause funkt beispielsweise auf Frequenzen des ISM-Bandes.

Ein Ökosystem für jeden Standard

«Im Moment ist es ein offenes Rennen, welcher Standard sich durchsetzt», erklärt Peter Affolter von der Fachhochschule Bern. Er vergleicht die Situation mit der Entwicklung der Videokassettenstandards in den 1980ern: Mehrere Standards konkurrierten, bis sich an verschiedenen Orten der Welt unterschiedliche Formate durchsetzten.

Im ISM-Band herrscht ein Dschungel an Standards: Es gibt proprietäre Lösungen von Unternehmen wie Sigfox und Ingenu, die in der Schweiz bislang keine grosse Verbreitung gefunden haben. Andere Unternehmen entwickeln eigene Lösungen, wie etwa Novaccess aus Yverdon.

Gemeinsam ist allen, dass sie Geräte vernetzen. Dazu benötigen sie aber mehr als nur eine neue Funktechnologie:

  • Module, wie sie etwa die Parkplätze verwenden
  • Die Art und Weise, wie die Module kommunizieren
  • Stationen, die die Signale der Module erhalten
  • Infrastruktur, die den Anschluss an «unser» Internet herstellt
  • Software und Server, die diese Daten weiterverarbeiten

Von der Hardware bis hin zur Software ist es also nötig, eine Infrastruktur zu entwickeln, damit die Geräte untereinander über grosse Distanzen kommunizieren können.

Grossflächige Netzwerke in der Schweiz

Ein Standard verbreitet sich in der Schweiz derzeit besonders. Es ist jener, den auch die Parkfelder in Lenzburg nutzen – LoraWan, «Long-Range Wide Area Network». Er wird von der weltweiten Lora-Allianz entwickelt. Die Swisscom, die Schweizer Post, verschiedene Startups, aber auch die Fachhochschule Bern sind Mitglieder dieser Allianz.

Lora funkt bis zu 15 Kilometer auf dem Land, braucht sehr wenig Energie – kann aber auch nur geringe Datenmengen aufs Mal verschicken.

Swisscom schreibt, es seien mittlerweile bis zu 80 Prozent der Schweiz mit dem Lora-Netzwerk abgedeckt. Gleichzeitig können auch Interessierte selber Lora verwenden und beispielsweise über The Things Network lernen, ihre Geräte zu vernetzen. Zahlreiche Pilotprojekte dazu gibt es bereits:

  • Sensoren, die CO2-Messwerte erheben (Carbonsense)
  • Feedback-Knöpfe in Läden, die Bewertungen senden (Localsearch)
  • Schafe, die ihren Standort übermitteln (Tecsag)
  • Wasserzähler, die ihren Stand senden (HB Zürich, Elektrizitätswerke Altdorf)
  • Fernwärmezähler, die den Energieverbrauch messen (Stadtwerke Winterthur)
  • Containersensoren, die den Füllstand melden (Elektrizitätswerke Altdorf)

Einige Pilotprojekte sind bereits im Regelbetrieb, wie etwa die Lenzburger Parkplätze. Auch die Stadtwerke Winterthur überlegen sich, die vernetzten Fernwärmezähler auf das gesamte Netz auszubauen und Lora in anderen Bereichen anzuwenden.

Welcher Standard macht das Rennen?

Welcher Standard sich im Dschungel der vernetzten Gegenstände durchsetzt, zeichnet sich noch nicht ab. «Es kann auch sein, dass mehrere Standards parallel nebeneinander bestehen werden», so Peter Affolter. Denn letztlich seien es die Bedürfnisse jedes Unternehmens, die den Entscheid für einen bestimmten Standard beeinflussen – wie viele Daten verschickt werden müssen, wie viel Energie verbraucht werden darf, wie häufig sich die vernetzten Gegenstände pro Tag, Stunde oder Minute «melden» müssen.

Per Lora vernetzte Geräte können beispielsweise nur wenig Daten aufs Mal senden, wohingegen das Mobilfunknetz problemlos ein Vielfaches davon unterstützt. Das Schweizer Unternehmen Novaccess verkauft ein Gesamtpaket, das für Private kaum interessant sein dürfte, wohingegen Lora auch für kleine Projekte möglich ist.

Es herrscht auf jeden Fall Goldgräberstimmung im Ökosystem der vernetzten Dinge. Die zahlreichen Pilotprojekte, die derzeit laufen, sind erst der Anfang.