Da der IoT-Markt boomt, drängen Software- und Hardwareanbieter aus allen Branchen auf den Markt. Nachdem die Fragmentierung des Marktes aufgeklärt wurde, haben sich Produkte und Lösungen, die auf spezifische Anwendungsszenarien zugeschnitten sind, etabliert. Um die Kundenbedürfnisse optimal zu erfüllen und gleichzeitig die Marktposition und den Umsatz zu steigern, hat sich die Eigenentwicklung von Technologien, insbesondere im Bereich der nicht-zellularen Kommunikation, zu einem wichtigen Trend entwickelt. Hier entstehen nach dem Markteintritt zahlreiche innovative Lösungen.
Im Bereich der drahtlosen Kleingerätekommunikation gibt es Bluetooth, Wi-Fi, Zigbee, Z-Wave, Thread und andere Technologien; im Bereich der Low-Power Wide Area Networks (LPWAN) gibt es außerdem Sigfox, LoRa, ZETA, WIoTa, Turmass und andere recht unterschiedliche Technologien.
Anschließend fasst dieses Papier kurz den Entwicklungsstand einiger der oben genannten Technologien zusammen und analysiert jede Technologie unter drei Aspekten: Anwendungsinnovation, Marktplanung und Veränderungen der Wertschöpfungskette, um die aktuelle Situation und zukünftige Trends des IoT-Kommunikationsmarktes zu erörtern.
Drahtlose Kleinkommunikation: Erweiterung des Anwendungsbereichs, Technologievernetzung
Heutzutage werden die verschiedenen drahtlosen Kommunikationstechnologien stetig weiterentwickelt, und die Veränderungen in Funktion, Leistung und Anwendungsbereichen geben Aufschluss über die zukünftige Marktentwicklung. Aktuell lässt sich im Bereich der Anwendungsforschung ein Phänomen beobachten, bei dem Technologien von C nach B übertragen werden. Neben der Implementierung von Matter-Protokollen schreitet auch die technologieübergreifende Vernetzung voran.
Bluetooth
• Bluetooth 5.4 veröffentlicht – Erhöhte Nutzung elektronischer Preisschilder
Gemäß der Bluetooth-Kernspezifikation Version 5.4 verwendet ESL (Electronic Price Label) ein binäres Geräteadressierungsschema, bestehend aus einer 8-stelligen ESL-ID und einer 7-stelligen Gruppen-ID. Die ESL-ID ist innerhalb verschiedener Gruppen eindeutig. Daher kann ein ESL-Gerätenetzwerk bis zu 128 Gruppen mit jeweils bis zu 255 eindeutigen ESL-Geräten umfassen. Vereinfacht ausgedrückt: In einer Anwendung für elektronische Preisschilder können in einem Bluetooth-5.4-Netzwerk insgesamt 32.640 ESL-Geräte vorhanden sein, die jeweils von einem einzigen Zugangspunkt aus gesteuert werden können.
W-lan
• Szenenerweiterung auf intelligente Türschlösser usw.
Neben Wearables und Smart Speakern sind mittlerweile auch Smart-Home-Produkte wie Türklingeln, Thermostate, Wecker, Kaffeemaschinen und Glühbirnen mit WLAN verbunden. Auch intelligente Türschlösser werden voraussichtlich bald WLAN nutzen, um weitere Funktionen zu ermöglichen. Wi-Fi 6 reduziert den Stromverbrauch und erhöht gleichzeitig den Datendurchsatz durch verbesserte Netzwerkeffizienz und höhere Bandbreite.
• Die WLAN-Positionierung wird aktiviert
Da die WLAN-Ortungsgenauigkeit mittlerweile 1–2 m erreicht und Standards der dritten und vierten Generation auf WLAN-Ortungsdiensten basieren, werden neue LBS-Technologien die Genauigkeit deutlich verbessern und so ein breites Spektrum an Nutzern, Branchen, Unternehmen usw. bedienen. Dorothy Stanley, Standardarchitektin bei Aruba Networks und Vorsitzende der IEEE 802.11 Arbeitsgruppe, erklärte, dass die neuen und verbesserten LBS-Technologien eine WLAN-Ortungsgenauigkeit von bis zu 0,1 m ermöglichen werden.
ZigBee
• Veröffentlichung von Zigbee Direct, integrierte Bluetooth-Direktverbindung zu Mobiltelefonen
Für Verbraucher bietet Zigbee Direct eine neue Interaktionsmöglichkeit durch Bluetooth-Integration. Dadurch können Bluetooth-Geräte ohne Cloud oder Hub auf Geräte im Zigbee-Netzwerk zugreifen. In diesem Fall kann sich das Zigbee-Netzwerk direkt via Bluetooth mit dem Smartphone verbinden, sodass dieses die Geräte im Zigbee-Netzwerk steuern kann.
• Die Veröffentlichung von Zigbee PRO 2023 verbessert die Gerätesicherheit
Zigbee PRO 2023 erweitert seine Sicherheitsarchitektur und standardisiert den Hub-zentrierten Betrieb durch die Funktion „Mit allen Hubs arbeiten“. Diese Funktion verbessert die Ausfallsicherheit von Hub-zentrierten Netzwerken, indem sie Geräten hilft, den jeweils geeignetsten übergeordneten Knoten für den sicheren Beitritt und die Wiederverbindung zum Netzwerk zu identifizieren. Darüber hinaus bietet die Unterstützung für europäische (800 MHz) und nordamerikanische (900 MHz) Sub-Gigahertz-Frequenzen eine höhere Signalstärke und Reichweite für mehr Anwendungsfälle.
Aus den obigen Informationen lassen sich zwei Schlussfolgerungen ziehen: Erstens verschiebt sich die Richtung der Weiterentwicklung von Kommunikationstechnologien zunehmend von der Leistungsverbesserung hin zur Erfüllung der Anforderungen von Anwendungsszenarien und der Bereitstellung neuer Produkte für Partner der Wertschöpfungskette; zweitens gibt es neben dem Matter-Protokoll als Verbindungsbarriere auch Technologien für die bidirektionale Verbindung und Interoperabilität.
Selbstverständlich ist die drahtlose Kommunikation im kleinen Maßstab, wie sie in lokalen Netzwerken üblich ist, nur ein Teilbereich der IoT-Kommunikation. Ich bin überzeugt, dass die weiterhin beliebte LPWAN-Technologie ebenfalls viel Aufmerksamkeit auf sich zieht.
LPWAN
• Modernisierung der Wertschöpfungskette, riesiger Überseemarkt
Von den Anfängen der Technologie, als sie erstmals Anwendung fand und an Popularität gewann, bis hin zum heutigen Streben nach Anwendungsinnovationen zur Erschließung neuer Märkte hat die technologische Entwicklung einen bemerkenswerten Wandel durchlaufen. Es ist unbestreitbar, dass sich neben der drahtlosen Kleinnetzwerktechnologie in den letzten Jahren auch im LPWAN-Markt viel getan hat.
LoRa
• Semtech übernimmt Sierra Wireless
Semtech, der Erfinder der LoRa-Technologie, wird die LoRa-Funkmodulationstechnologie mit der Übernahme von Sierra Wireless, einem auf Mobilfunkmodule spezialisierten Unternehmen, in die Mobilfunkmodule von Sierra Wireless integrieren. Durch die Kombination der Produkte beider Unternehmen erhalten Kunden Zugriff auf eine IoT-Cloud-Plattform, die verschiedene Aufgaben wie Geräteverwaltung, Netzwerkmanagement und Sicherheit übernimmt.
• 6 Millionen Gateways, 300 Millionen Endknoten
Es ist erwähnenswert, dass sich LoRa im In- und Ausland aufgrund unterschiedlicher Spezifikationen in verschiedene Richtungen entwickelt. China tendiert dabei zu „regionalen Netzwerken“, während andere Länder weiterhin große WANs aufbauen. Die ausländische Helium-Plattform bietet bekanntermaßen eine hervorragende Unterstützung für die LoRa-Gateway-Abdeckung durch ein Belohnungs- und Nutzungsmodell mit digitalen Assets. Zu den Betreibern in Nordamerika gehören unter anderem Actility, Senet und X-TELIA.
Sigfox
• Konvergenz und Synergie verschiedener Technologien
Seit der Übernahme von Sigfox durch das singapurische IoT-Unternehmen UnaBiz im vergangenen Jahr hat UnaBiz die Geschäftstätigkeit von Sigfox, insbesondere im Hinblick auf die Technologiekonvergenz, angepasst. Sigfox integriert nun weitere LPWA-Technologien und drahtlose Kleinnetzwerktechnologien in seine Dienste. Kürzlich hat UnaBiz die Synergie zwischen Sigfox und LoRa gefördert.
• Geschäftsmodellwandel
UnaBiz hat die Geschäftsstrategie und das Geschäftsmodell von Sigfox neu ausgerichtet. Sigfox' Strategie, eine globale Infrastruktur aufzubauen, um verschiedene Bedürfnisse zu erfüllen und selbst zum Netzbetreiber zu werden, schreckte in der Vergangenheit viele Unternehmen der Wertschöpfungskette ab. Grund dafür waren die strenge Kontrolle des Technologie-Ökosystems und die Verpflichtung der Partner im Sigfox-Netzwerk, einen erheblichen Anteil der Serviceeinnahmen zu teilen. Heute konzentriert sich UnaBiz nicht mehr nur auf den Netzwerkbetrieb, sondern verstärkt auf die Bereitstellung von Dienstleistungen für Schlüsselbranchen. Die operative Strategie wurde an die Bedürfnisse der wichtigsten Stakeholder (Partner, Kunden und Sigfox-Betreiber) angepasst, und die Verluste von Sigfox konnten bis Ende 2022 im Vergleich zu Ende 2021 um zwei Drittel reduziert werden.
ZETA
• Offene Ökologie, Entwicklung von Synergien in der Industriekette
Im Gegensatz zu LoRa, wo 95 % der Chips von Semtech selbst hergestellt werden, ist die Chip- und Modulindustrie von ZETA deutlich stärker aufgestellt. Dazu gehören ausländische Unternehmen wie STMicroelectronics (ST), Silicon Labs und Socionext sowie chinesische Halbleiterhersteller wie Quanxin Micro, Huapu Micro und Zhipu Micro. Darüber hinaus kooperiert ZETA mit Socionext, Huapu Micro, Zhipu Micro, DaYu Semiconductor und weiteren Chipherstellern. Die Anwendung beschränkt sich dabei nicht auf ZETA-Module; geistiges Eigentum kann an verschiedene Anwendungsentwickler der Branche lizenziert werden, wodurch ein offeneres Ökosystem entsteht.
• Entwicklung der ZETA PaaS-Plattform
Mithilfe der ZETA PaaS-Plattform können Entwickler Lösungen für ein breiteres Anwendungsspektrum erstellen; Technologieanbieter können durch die Zusammenarbeit mit IoT PaaS einen größeren Kundenkreis erreichen; Hersteller können schneller am Markt Fuß fassen und die Gesamtkosten senken. Darüber hinaus ermöglicht die PaaS-Plattform die Vernetzung von ZETA-Geräten über Kategorie- und Anwendungsbeschränkungen hinaus und erschließt so neue Anwendungsmöglichkeiten für die Daten.
Die Entwicklung der LPWAN-Technologie, insbesondere der Konkurs und die anschließende Wiederbelebung von Sigfox, verdeutlicht, dass IoT-Kommunikationstechnologien für eine breitere Vernetzung die Zusammenarbeit von Partnern entlang der gesamten Wertschöpfungskette benötigen, um die Beteiligung der Stakeholder und die Umsätze zu steigern. Gleichzeitig lässt sich beobachten, dass auch andere Technologien wie LoRa und Zeta ihr Ökosystem aktiv weiterentwickeln.
Zusammenfassend lässt sich sagen, dass im Vergleich zu den Vorjahren, als die Kommunikationstechnologien entstanden und die einzelnen Technologieanbieter unabhängig voneinander arbeiteten, ein wichtiger Trend in den letzten Jahren in Richtung Konvergenz geht. Dies umfasst die Komplementarität kleiner drahtloser Kommunikationstechnologien hinsichtlich Funktionalität und Leistung sowie LPWAN-Technologien hinsichtlich ihrer Anwendbarkeit.
Andererseits sind Elemente wie Datendurchsatz und Latenz, die einst im Mittelpunkt der Technologieentwicklung standen, heute zu Grundvoraussetzungen geworden. Der Fokus der Technologieentwicklung liegt nun stärker auf der Erweiterung von Anwendungsszenarien und Diensten. Diese veränderte Entwicklungsrichtung bedeutet, dass die Zahl der Marktteilnehmer steigt und sich das Ökosystem verbessert. Als Grundlage der IoT-Vernetzung wird die Kommunikationstechnologie künftig nicht bei herkömmlichen Verbindungen stehen bleiben, sondern innovative Ideen hervorbringen.
Veröffentlichungsdatum: 27. April 2023