Optimale Funktechnologien für das Internet of Things

Entscheider stehen bei der Konzeption von Produkten mit Funkschnittstelle immer vor der Frage, welche Funktechnologie eingesetzt werden soll. Die individuellen Anforderungen des Produkts und der Umgebung sind dabei immer verschieden, die Auswahl an Funktechnologien ist sehr groß. Häufig werden dann viele Meinungen eingeholt, zumeist von Halbleiter- oder Funkmodulanbietern. Es vergeht unter Umständen viel Zeit. Und nach getroffener Entscheidung bleibt oft die Unsicherheit bestehen ob wirklich alle wichtigen Aspekte bei der Auswahl berücksichtigt wurden.

IK Elektronik als unabhängiger Entwicklungs- und Fertigungs-Dienstleister empfiehlt vor solchen Entscheidungen stets die Durchführung einer Konzeptionsphase, in der alle Anforderungen des Produkts und Projekts geprüft und definiert werden. Auf Basis eines Vergleichs der Vielzahl der Funktechnologien wird dann die wirklich optimale Technologie ausgewählt. Auch Musteraufbauten sind hier möglich, um die Eigenschaften zu testen und zu bewerten.

So sorgen wir dafür, dass wirklich alles, was gebraucht wird, realisiert werden kann: ALL IN!


Folgende Parameter spielen bei der Auswahl eine wesentliche Rolle

  • Datenmenge
  • Reichweite
  • Regulatorische Bedingungen
  • Leistungsaufnahme, besonders bei Batterielösungen oder Energy Harvesting Baugruppen
  • Punkt-zu-Punkt-Verbindung oder Netzwerk mit vielen Teilnehmern
  • Kurz- und langfristige Verfügbarkeit von Bauteilen, Anzahl der Anbieter
  • Preis der Funkkomponente
  • Preis einer Entwicklung
  • Lizenzkosten und sich wiederholende Kosten
  • Lokale Funkvernetzung oder Cloud-Lösung
  • Bauraum und Antennen
  • Vorhandene Komponenten und Infrastruktur
  • Kompatibilität
  • Datensicherheit (Verschlüsselung)
  • Verfügbarkeit (Zuverlässigkeit)
  • Qualität der Funkverbindung (QoS)
  • Echtzeitfähigkeit
  • Anlernen neuer Teilnehmer
  • Firmwareupdate
  • Verfügbarkeit der Funkverbindung
  • Umweltbedingungen (Temperatur, mechanische Beanspruchung u.a.)

Wir möchten Ihnen hier eine erste Übersicht zu den derzeit verfügbaren Funktechnologien geben für die Funkvernetzung in Industrie, Smart Home, Smart Meters und Smart City und für das Internet of Things. Sprechen Sie uns bitte an, wenn Sie weitere Unterstützung für Ihr Projekt benötigen oder an weiteren Details interessiert sind.

Funktechnologien bei IK Elektronik


Experte bei IK Elektronik

Christian Becker, Leiter Technologie:

Email an Christian

Funktechnologien für die lokale Vernetzung

Lokale Funknetzwerke für kurze Entfernungen, z.B. im Haus, arbeiten meist mit einem Gateway, der die Verbindung zu allen Funkteilnehmern über kürzere Entfernungen herstellt und andererseits eine Verbindung zur Außenwelt (auch die Cloud) oder dem Anwender im Haus gewährleistet. Für die lokale Vernetzung stehen folgende Funktechnologien zur Verfügung (Auswahl):

Funktechnologie Frequenzen (Europa) Einige Eigenschaften Typische Anwendungen
Proprietäre Lösungen Beliebig, vorzugsweise SRD-Frequenzen 433 MHz, 868 MHz, 2,4 GHz, 5,8 GHz Beliebige Eigenschaften realisierbar, optimierbar auf alle Anforderungen (einschließlich Preise), unter Umständen hohe Entwicklungskosten für komplexere Anwendungen, stets Insellösung Beliebig, auf Grund Entwicklungsaufwand vorzugsweise einfache preiswerte Systeme oder Systeme mit besonderen Anforderungen
ANT / ANT+ 2,4 GHz Geringe Datenraten, geringe Leistungsaufnahme. Smartphone als Endgeräte, zusätzliche Lizenzkosten Wearables, mobile Anwendungen
Bluetooth Low Energy 2,4 GHz Große Verbreitung am Markt, günstige Module und ICs verfügbar, Smartphone als Endgeräte, weltwelt zulassbar, zusätzliche Kosten für Bluetooth SIG Smart Home, mobile Anwendungen
DECT ULE 1,9 GHz Exklusives Frequenzband, hohe Sicherheit und Reichweite, spezielle ICs und Entwicklungstools notwendig Smart Home
EnOcean 868 MHz, 2,4 GHz Geringe Leistungsaufnahme, für Energy Harvesting optimiert, für Punkt-zu-Punkt-Verbindungen, ID Vergabe durch EnOcean Alliance Smart Home, Industrietechnik
HomeMatic (BidCos) 868 MHz Wenig Anpassungsmöglichkeiten, als Funkmodule erhältlich Smart Home
KNX RF 868 MHz Funkversion des KNX Busses für die Hausautomatisierung, zusätzliche Kosten für KNX Association Smart Home
LoRa, LoRaWAN 868 MHz Weltweit verfügbar (in Varianten), Hohe Reichweiten, erweiterbare Funknetzwerke, sehr geringe Datenraten und keine Echtzeitübertragung Smart Meters, Smart Home
Lemonbeat 868 MHz Mikrocontroller-Betriebssystem für Funkvernetzung Smart Home
MIOTY 868 MHz Geringe Datenraten, hohe Reichweiten Industrietechnik
NeoMesh 434 MHz, 868 MHz, 2,4 GHz Automatisches Routing, speziell für Funknetzwerke Industrietechnik
Ultra-wideband (UWB) 3,5 bis 6,5 GHz Hohe Datenraten bei geringen Reichweiten Industrietechnik
Variomesh Beliebig, vorzugsweise SRD-Frequenzen 433 MHz, 868 MHz, 2,4 GHz, 5,8 GHz Beliebig konfigurier- und anpassbar, verteilte Netze mit wenig Daten, vielen Teilnehmern auf großer Fläche Smart Home, Beleuchtungssteuerung
Weightless-P 868 MHz Viele Teilnehmer, geringer Stromverbrauch Smart Home, Industrietechnik
Wireless MBus / OMS 868 MHz Funkversion des M-Busses, speziell zugeschnitten für Übertragung von Verbrauchsdaten / Submetering Smart Meters
WLAN 2,4 GHz, 5 GHz Weltweit stark verbreitet, geringe Reichweiten und hohe Datenraten, hohe Leistungsaufnahme, häufige Produktwechsel bei Modulen Smart Home, Datenübertragung für große Vielzahl von Anwendungen
ZigBee 2,4 GHz Weit verbreitet, in verschiedenen Ausbaustufen anwendbar (IEEE 802.15.4) Smart Home, Industrietechnik
ZWave 868 MHz Günstige Module, nur wenige Bauteilhersteller Smart Home

Die direkte Verbindung zur Cloud

Wer ohne Gateway auskommen möchte oder muss, oder wenn Funkteilnehmer über ein großes Gebiet verteilt sind, kann eine direkte Verbindung mit einem IoT-Funknetzwerk genutzt werden. Hierfür fallen meist Nutzungsgebühren an. Die Tabelle zeigt übliche Funktechnologien und Anbieter (Auswahl).

Neben den nachfolgend genannten Funktechnologien sind Verbindungen in die Cloud auch via Anbindung der lokalen Funknetze über ein Gateway realisierbar. Im Falle von LoRaWAN, Weightless-P  oder WLAN kann dafür auch eine allgemein nutzbare Infrastruktur zur Verfügung stehen, die über Access Points den freien oder kostenpflichtigen Zugang zur Cloud ermöglicht.

Funktechnologie Frequenzen (Europa) Einige Eigenschaften Typische Anwendungen
Funkrufnetz 466 MHz, POCSAG Nur unidirektional (von Zentrale zum Teilnehmer), flächendeckend verfügbares Netz mit hoher Durchdringung Alarmierung, Signalisierung, Broadcast, StromPager
Mobilfunk (GSM, GPRS etc.) Mobilfunk-Frequenzbänder (3G, 4G) Weltweit verfügbar (in Varianten), Erfordert Mobilfunkmodem mit SIM, hohe Leistungsaufnahme, höhere Datenraten Smart Meters (Gateways), dezentrale Sensoren und Aktoren
Mobilfunk (NB-IoT, M1) Mobilfunk-Frequenzbänder (LTE, 4G) Weltweit verfügbar (in Varianten), Hohe Reichweiten, hohe Datenraten Dezentrale Sensoren und Aktoren, Smart City
Sigfox 868 MHz Weltweit verfügbar (im Ausbau), günstige Module, geringe Datenraten und Datenmengen, geringe Leistungsaufnahme Dezentrale Sensoren, Smart City