Richtige Protokolle und Standards sind eine wichtige Grundlage für IoT-Infrastrukturen und die eingesetzten Geräte. Dabei spielen nicht nur Effizienz und Geschwindigkeit eine wichtige Rolle, sondern zunehmend auch Aspekte wie Energieeffizienz und Sicherheit.
IoT-Projekte sind in den meisten Unternehmen nicht mehr wegzudenken. Bis 2029 werden schätzungsweise bis zu 15 Mrd. IoT-Geräte mit Unternehmensinfrastrukturen verbunden sein und unzählige Aufgaben erledigen.
Energieverbrauch und Sicherheit immer wichtiger
IoT-Protokolle steuern die Kommunikation zwischen den IoT-Geräten, Servern und Diensten, welche die einzelnen Geräte miteinander verbinden und deren Daten analysieren oder für andere Zwecke nutzen. Die Kommunikation spielt zwischen den IoT-Geräten eine genauso wichtige Rolle, wie zwischen Endgeräten und Gateways. Dadurch entstehen oft vielschichtige Infrastrukturen, die vom eingesetzten IoT-Protokoll abhängen.
Da IoT-Geräte permanent mit dem Internet verbunden und in IoT-Infrastrukturen oft sehr viele Geräte im Einsatz sind, erweisen sich Energieverbrauch und Sicherheit als besonders wichtig. Das sind wiederum entscheidende Auswahlkriterien für auf den Geräten und in der Infrastruktur eingesetzte Protokoll.
Schichten in IoT-Infrastrukturen verstehen
In IoT-Infrastrukturen kommt häufig das OSI-Schichtenmodell zum Einsatz. Aber immer mehr Umgebungen setzen nur auf drei Schichten: Perception, Network und Application. Gibt es eine vierte Schicht, ist es oft noch eine Support-Ebene. Wird ein Fünf-Schichten-Modell verwendet, enthält es grundsätzlich verschiedene Schichten. Von der Auswahl der Schichten hängt das IoT-Protokoll ab, da dieses die Schichten ansteuern und unterstützen muss.
Vielzahl von Protokollen für verschiedene Schichten in IoT-Infrastrukturen
Bluetooth und WLAN kommen in IoT-Infrastrukturen sehr häufig zum Einsatz, insbes. in den unteren Layern. Mit Bluetooth lassen sich energiesparende Netzwerke mit drahtlosen IoT-Geräten aufbauen, die wenig Energie verbrauchen. Mit der Variante Bluetooth Low Energy, (BLE), steht eine optimierte Option zur Verfügung, mit der die Geräte noch energiesparender Informationen austauschen können. Viele Betreiber von IoT-Infrastrukturen in lokalen Netzwerken nutzen WLAN um Daten schnell und zuverlässig zu übertragen. Die Reichweite ist aber begrenzt, so dass WLAN nur über kurzen und mittleren Distanzen eingesetzt werden kann.
Geht es um die Application-Schicht, gibt es verschiedene potenziell geeignete Protokolle; u.a. Data Distribution Service (DDS) oder Message Queuing Telemetry Transport (MQTT). Es ist durchaus sinnvoll, mehrere Protokolle einzusetzen, um für die jeweilige Schicht das richtige Protokoll nutzen zu können.
IoT mit Mobilfunk
Sollen IoT-Geräte unabhängig von lokalen Netzwerken verwendet werden, setzen immer mehr Betreiber auf Mobilfunktechnologien. Mit 4G und 5G ist es in diesen Einsatzszenarien möglich, auch sehr große Datenmengen in kurzer Zeit zu übertragen. Selbst große Netzwerke lassen sich so betreiben. Mobilfunkbasierte IoT-Infrastrukturen zeichnen sich durch eine zuverlässige und schnelle Kommunikation aus. Allerdings sind die Kosten wie auch der Energieverbrauch deutlich höher als bei Bluetooth oder BLE.
Advanced Message Queuing Protocol
Das Advanced Message Queuing Protocol (AMQP) von JP Morgan bietet sich an, wenn verschiedene Standards im Nachrichtenformat vorhanden sind. Weil damit ein schneller und sicherer Austausch von sehr vielen Nachrichten möglich ist, wird das AMQP-Protokoll häufig im Finanzbereich genutzt.
Viele IoT-Dienste von Cloud-Plattformen unterstützen AMQP. Das Protokoll ist auch geeignet, wenn die verschiedenen Geräte nicht mit schnellen Netzwerken verbunden sind und die Sicherheit auch in großen Umgebungen jederzeit gewährleistet sein muss. AMQP ist zudem auch dann eine Option, wenn nicht alle Geräte jederzeit verfügbar sind (z.B. bei unzuverlässigen Netzwerkumgebungen). Microsoft bietet in Azure die Unterstützung von AMQP sowie MQTT an.
28.11.2022
