IoT-Vernetzung

MCX: Mit LPWA und Blockchain Datengold schürfen

| Autor/ Redakteur: Aaron Wagener / Jürgen Schreier

Schlagzeilen mit Begriffen wie „IoT“ und „Smart Cities“ prägen seit vielen Jahren unsere Nachrichten-Feeds. Mittlerweile wird klar, dass vernetzte Geräte die Kraft hinter der nächsten industriellen Revolution sind. Doch gibt es für den Transport der Gerätedatenpakete auch eine robuste Infrastruktur? Die Lösung könnte LPWAN sein, das Connectivity zu einem Bruchteil des Preises anderer Netze ermöglicht.

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Alles wird vernetzt: Um zahllose Geräte zu verbinden, benötigt man stabile Netzwerkstrukturen.
Alles wird vernetzt: Um zahllose Geräte zu verbinden, benötigt man stabile Netzwerkstrukturen.
(Bild: Next Industry)

Anfang 1995, als ich das Internet auf einem Modem- Server angerufen habe und die berüchtigten kreischenden Geräusche im Hintergrund ertönten, bedeutete das für mich die bizarre Gewissheit, dass „Technologie“ am Werk war. Für mich persönlich war es der erste Ausflug ins Internet und ich war offiziell in der Brave New World des „World Wide Web“ angekommen.

Zunächst war ich erst einmal überrascht, als ich mich mit einem völlig Fremden am anderen Ende der Welt in einem so genannten Chatroom unterhalten konnte; meine Damen und Herren, das waren die Anfänge des Internets. Vieles von dem, was wir heute als selbstverständlich betrachten, konnte sich damals kaum jemand vorstellen. Und noch weniger, welche weitreichenden Auswirkungen das Internet seit diesen frühen Momenten auf die Gesellschaft haben würde.

Vernetzte IoT-Welt vereinfacht den Alltag

„Video killed the radio star" Hat das Internet die verbale Kommunikation abgeschafft, fast 25 Jahre nach meiner ersten Einwahl ins Netz? Der Begriff „individuelle Realität“ basiert mittlerweile eher auf Gefühlen als auf auf Fakten. Das Internet ist ein Ort, an dem Menschen ihre eigene virtuelle Utopie schaffen. Sie bietet eine inkongruente Realität, die die eigenen Gedanken und vorgefassten Vorstellungen darin verstärkt, wie die Welt „ist“ und wie die Welt sein sollte. Das ist das neue Internet und, wenn Sie so wollen – eine neue Welt.

Wir bewegen uns jetzt, nach dem Verbinden von Menschen, zum Verbinden von „Dingen“ und man ist sich weitgehend einig, dass eine vernetzte IoT-Welt die täglichen Aktivitäten vereinfacht: sei es durch Verbesserung der allgemeinen Gesundheit oder durch Steigerung der Lebensqualität. Aus der Reduzierung unserer Pendelverkehrsspitzen oder der genauen und kontinuierlichen Messung der städtischen Luftqualität lässt sich leicht ersehen, aus welcher Richtung das starke öffentliche Interesse rührt. Hinzu kommen die enormen kommerziellen Möglichkeiten für Unternehmen, von dieser neuen Technologie zu profitieren. Wie es scheint, befinden wir uns aber gerade erst am Anfang einer noch größeren Entwicklung.

IoT-Standards und -Protokolle
IoT-Standards und -Protokolle
(Bild: MXC)

Mehr als zehn Jahre nachdem wir zum ersten Mal vom IoT und der daraus abgeleiteten „nächsten industriellen Revolution“ gehört haben, gerate ich jedoch bis heute immer wieder in Staus, und auch mein Kaffee weigert sich beständig, sich selbst zuzubereiten. Während ich also weiterhin untätig auf den Boden meiner leeren Tasse Kaffee starre (die sich übrigens unwissentlich weigert, sich selbst nachzufüllen), bleibt die Frage, warum wir die proklamierte Flughöhe dieser neu verbundenen IoT-Welt noch nicht erreicht haben: Nun, die Ursache für diesen anhaltenden Mangel an IoT-Konnektivität aufzudecken könnte einfacher sein als gedacht.

Doe Realität: überlastete Verbindungen in überlasteten Netzwerken

Mittlerweile ist das Internet quasi „übervoll“ mit Videos, Live-Streams, Audiodateien, Gifs, Memes, Jpegs, Mpegs, Torrents, usw. Es ist zu einem Ort geworden, an dem man sich mit dem Getrennten verbinden kann. Dennoch sind die heute genutzten Technologien schlicht unzureichend für das, was das Internet jetzt schon ist und mehr noch: in naher Zukunft leisten können muss.

Wir alle sehnen uns nach beschleunigten Up- und Download-Geschwindigkeiten und störungsfreien Video-Verbindungen, doch das kann nur mit einer schnelleren und zuverlässigeren Verbindung erreicht werden. Um diesem neuen menschlichen Bedürfnis zu begegnen, greifen wir auf Glasfaserkabel, 3G und 4G zurück bzw. warten sehnsüchtig auf 5G-Dienste. Das alles in der Hoffnung, dass uns diese Upgrades schneller als je zuvor mit der Realität verbinden – oder in bestimmten Fällen auch von ihr trennen.

Mit dem Wechsel vom „Internet des Menschen“ zum "Internet der Dinge" wurde in gewisser Weise die Büchse der Pandora geöffnet, denn aus technologischer Sicht sind wir mit Wi-Fi oder gar Bluetooth schlicht nicht ausreichend vorbereitet. Stellen Sie sich Ihren bescheidenen Router zu Hause vor: Sie haben wahrscheinlich Ihren PC, Ihr Handy, Ihr Tablet und Ihren Fernseher angeschlossen. Fügen Sie dann noch die Geräte von Familie und Freunden hinzu, stoßen Sie eventuell bereits an Kapazitätsgrenzen. Übertragen Sie diesen Aspekt nun auf die Welt des IoT, wo sich buchstäblich Tausende und Abertausende von Einzelgeräten und Sensoren mit einem potenziell bereits überlasteten Heimrouter verbinden.

IoT-Smart Cities und Smart Homes verbinden und messen ständig tatsächlich alles: von angeschlossenen Handys und Tablets über Waschmaschinen, Kühlschränke, Hausbeleuchtungen, Thermostate, Duschen, intelligenten Uhren, Stromverbräuchen, Straßenlaternen, Mülltonnen bis hin zu meiner zuvor erwähnten Kaffeemaschine. Wir sind an einem Sättigungspunkt angelangt, an dem wir erwarten, dass alle diese Geräte über einen einzigen drahtlosen Dienst verbunden werden – und zwar den gleichen, über den wir uns bisher beschwert haben, dass er nicht einmal die einfachsten Video-Chats liefert.

Das ist die neue Realität, der wir gegenüberstehen: überlastete Verbindungen in überlasteten Netzwerken und irgendwie gehen wir dennoch davon aus, dass die Welt des IoT einfach und nahtlos eine ganze Stadt verbindet? Diese überlastete Netzwerkstruktur schafft ein Dilemma sowohl für die Bedürfnisse des IoT als auch für unser persönliches Bedürfnis, mit allem zu jeder Tages- und Nachtzeit verbunden zu sein. Wir haben die Smart City-Konnektivität noch nicht erreicht, und die Gründe hierfür liegen auf der Hand.

LPWA wurde explizit für Gerätekonnektivität entwickelt

Wenn wir weiter in diese vernetzte Welt der funktionierenden IoT-Geräte und -Sensoren vordringen wollen, reicht die weit verbreitete Wi-Fi- und Bluetooth-Technologie nicht aus. Die Konnektivität, die nie für die Bewerkstelligung einer derartigen Anzahl an einzelnen Geräten konzipiert wurde, wird sich nicht so weit verbessern lassen, dass sie realistisch mit der schieren Masse von Hunderttausenden von Geräten einer ganzen Stadt umgehen kann. Es ist an der Zeit, sich mit alternativen, speziell für diesen Bedarf entwickelten Technologien zu befassen.

Die neue Technologie sollte allerdings nicht nur die aktuelle Konnektivität der Geräteinfrastruktur unterstützen, sondern muss auch robust genug sein um mit einer ständig wachsenden, gerätegestützten Welt fertig zu werden. Daher muss unsere Bedarfsanalyse ein Netzwerk beschreiben, das extrem stromsparend ist, die Möglichkeit bietet, eine weitreichende Konnektivität einzubinden und die zudem darauf ausgelegt ist, mehrere Geräte über eine einzige zentrale Brücke zu verbinden. Es gibt bereits eine Technologie, die all diese Verbindungen unterstützen kann, aber leider nur wenig Beachtung findet:

Das Low Power Wide Area Network (LPWAN), ein speziell entwickeltes drahtloses Kommunikationsnetzwerk, das sich speziell auf die Gerätekonnektivität konzentriert. Die vielfach ignorierte und unterpublizierte LPWAN-Physik nutzt ISM-Hochfrequenzbänder, die weltweit frei nutzbar sind und damit perfekt für innerstädtische wie auch grenzüberschreitende Verbindungen geeignet ist. Dadurch wird Connectivity zu einem Bruchteil des Preises staatlicher Netze möglich.

Ein Gateway für Zehntausende Sensoren

LPWAN verfügt über eine robuste Infrastruktur für den Transport von Gerätedatenpaketen. Dadurch, dass LPWAN geringe Bandbreiten nutzt, ist es in der Welt der vernetzten Dinge – die allesamt kleine Datenmengen konstant und konsistent übertragen – potenziell die richtige Lösung zur richtigen Zeit. Die Tatsache, dass LPWAN nur kleine Datenpakete liefern kann bedeutet zudem, dass sehr wenig Energiekosten anfallen. Besonders interessant sind Datentransfers über große Entfernungen (z. B. ein Stadt- oder Gewerbegebiet): In einigen dokumentierten Fällen überschritt die Reichweite 40 Kilometer – versuchen Sie dies nun mit Ihrem Wireless-Router zu Hause...

Ein weiteres Argument für LPWAN ist zweifelsohne, dass es kostenlos ist, Sie also kein laufendes monatliches Abonnement bezahlen müssen, um Konnektivität zu erhalten. Vielmehr handelt es sich um ein Anwender-eigenes Netzwerk, in dem Einzelpersonen, Städte oder Unternehmen ihre Netzwerkbedürfnisse für ihren eigenen Zweck einrichten und kontrollieren können.

Eine weitere Stärke von LPWAN liegt darin, dass es nicht nur eine große Menge kleiner Datenpakete über extreme Entfernungen mit wenig Energie transportiert, sondern im Falle des in Berlin ansässigen MatchX-Gateways sogar ein einziges LPWAN-Gateway problemlos mit über 60.000 Geräten verbunden werden konnte. Das ist eine astronomische Anzahl von Sensoren und Geräten für ein einziges Gateway.

MCX kombiniert LPWA mit Blockchain

Natürlich kommt auch LPWAN nicht völlig ohne Nachteile: bei dieser massiven Datenmenge, die von Sensoren anhand überbrückter Netzwerk-Gateways bis hin zu IoT-Cloud-Hosts gesendet wird, entsteht eine große Menge an erhöhtem Traffic, der wiederum zu Problemen wie Datenkollisionen führt. An dieser Stelle kommt jedoch eine potenziell überpublizierte Technologie ins Spiel: der Nutzen der modernen Blockchain-Technologie findet in diesem realen Umfeld ein praktikables Anwendungsfeld.

Durch die Verwendung der Blockchain-Technologie wird die Verfolgung einzelner Sensoren, Ihres Daten-Eigentums sowie Ihrer Zuverlässigkeit bei der Meldung spezifischer Daten vereinfacht. Durch die Platzierung von Hardware auf der Blockchain wird auch die Zuordnung von Datenressourcen begünstigt, so dass Sensordaten je nach Dringlichkeit und Bedarf der Daten priorisiert werden können. Die Menschen mögen alle gleich geschaffen sein, jedoch sind nicht alle Daten gleich. Mit der von uns identifizierten Blockchain-Technologie MXProtocol lernen wir jetzt deutlich mehr über den Datenverkehr und die Möglichkeiten, diesen in einer auch zukünftig vollständig datenorientierten Welt zu managen.

Dennoch gilt es bei LPWAN, eine große und auf den ersten Blick als Vorteil verstandene Herausforderung jenseits des Datenverkehrs und der Connectivity zu meistern: Der dezentrale Charakter von LPWAN wirkt sowohl als Freund als auch als Feind. Freund, weil es buchstäblich jedem erlaubt, sein eigenes Netzwerk einzurichten, es nach Belieben zu nutzen und es zu finanziell attraktiven Konditionen zu nutzen.

Die Kehrseite dieser Medaille birgt das Problem: die Dezentralisierung. Niemand besitzt sie, und in diesem Sinne profitiert kein potenzieller „Treiber“, was wiederum dazu führt, dass viele der üblichen Verdächtigen in der Telekommunikationsbranche diese Technologie stiefmütterlich behandeln oder gar ignorieren – schlicht, weil sie einfach nicht monopolisiert werden kann. Dies führt zu einem Mangel an Wissen, Förderung und Werbung für LPWAN und seinen Nutzen in einer vernetzten IoT-Welt.

Mit LPWA das Datengold schürfen

LPWAN ermöglicht Unternehmen und Nutzern ein Fenster zur Entwicklung ihrer eigenen Technologie und lädt ähnlich den Anfangszeiten des Internets dazu ein, sich mit Ideen, Geschäftsmodellen und Technologien auseinanderzusetzen, die wir Stand heute noch nicht absehen können. Es wurde inflationär festgestellt, dass Daten „das neue Gold“ sind; wenn dies wahr ist, dann könnte LPWAN das einzig geeignete Gerät sein, dieses neue "Datengold" zu schürfen.

Für viele, sowohl innerhalb als auch außerhalb der Datenindustrie, ist es an der Zeit, sich von Lippenbekenntnissen zu distanzieren und Geräte in einer wirklich intuitiven IoT-Welt zu verbinden. Wir sollten uns auf brauchbare Technologien konzentrieren, die für die massiven Datenströme von heute und morgen gerüstet sind. Es ist eine schöne, neue und dezentrale IoT-Welt da draußen, und wir befinden uns an einem Wendepunkt. Denn mit der Verwendung dezentraler Technologie entsteht eine Wahl, damit Verantwortung und letztlich auch Macht. In diesem Sinne, und da die Macht uns gehört: sind wir als Individuen bereit, die Zukunft selbst in die Hand zu nehmen? The choice is up to you.

Aaron Wagener hat an der Queensland University of Technology studiert und ist Mitbegründer sowie COO der MXC Foundation in Berlin. Aaron ist ein Verfechter der Dezentralisierung und gerechterer Wohlstandsverteilung, die er mit IoT- und Blockchain-Technologien in greifbarer Nähe sieht.
Aaron Wagener hat an der Queensland University of Technology studiert und ist Mitbegründer sowie COO der MXC Foundation in Berlin. Aaron ist ein Verfechter der Dezentralisierung und gerechterer Wohlstandsverteilung, die er mit IoT- und Blockchain-Technologien in greifbarer Nähe sieht.
(Bild: MXC)

Der Beitrag ist ursprünglich in "Next Industry" erschienen- unserem Kompendium für (digitale) Vorausdenker.

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