Leitfaden zu Optionen für drahtlose Verbindungen für das Internet der Dinge (IoT)

Es steht eine überwältigende Anzahl an Optionen zur Auswahl, um ein Produkt um Konnektivität und Business Intelligence zu erweitern. Im IoT-Ökosystem spielen viele Technologien eine Rolle (darunter Komponenten, Infrastruktur, Anwendungen, Services und Analysen). Dieser Artikel konzentriert sich auf die drahtlosen Technologien mit der größten Bedeutung und gibt zu bedenken, wann die einzelnen Technologien berücksichtigt werden sollten.

Bevor es jedoch um die Attribute der einzelnen drahtlosen Technologien geht, ist es nötig, einen Schritt zurückzutreten und die Anwendung aus geschäftlicher und technischer Perspektive zu betrachten. In welcher Form ist das Produkt derzeit implementiert? Welche Verbesserungen werden gewünscht? Was macht die Konkurrenz? Lässt sich die Effizienz weiter steigern?

GESCHÄFTLICHE ANFORDERUNGEN

Die geschäftlichen Anforderungen für das Produkt oder den Service müssen früh im Entwicklungszyklus und unbedingt lange vor der Konzeption der Hardware geprüft werden. Handelt es sich um einen begrenzten Nischenmarkt oder dauert es zu lange, bis die gewünschte Rendite (ROI) erzielt wird, lässt sich unabhängig davon, wie einfallsreich die Produktidee ist, möglicherweise kein solider finanzieller Erfolg erzielen.

Nachfolgend ist eine Reihe von Punkten aufgeführt, die vor dem Start einer IoT-Entwicklungsinitiative geklärt werden müssen:

•   In welchen Marktsegmenten soll das Produkt verkauft werden?

•   Wie groß muss die Marktdurchdringung sein, um die gewünschte Rendite zu erzielen?

•   Muss das Einführungsdatum in einem bestimmten Zeitraum liegen (z. B. saisonale Produkte)?

•   Wie sieht das Geschäftsmodell aus?

o nur Hardware (einmalige Investitionskosten für Kauf von Hardware/Service)
o Abonnement (kostenlose Hardwarebereitstellung mit regelmäßiger Abonnementgebühr) o Mix aus Hardware + Abonnement (kostenpflichtige oder ermäßigte Hardwarebereitstellung

und regelmäßige Abonnementgebühr)

•   Demografie des Zielmarkts?

•   Wettbewerbslandschaft? 

ANWENDUNGSBEZOGENE ANFORDERUNGEN

Aus technischer Sicht können folgende Parameter die Konnektivitätsoptionen für eine gegebene Anwendung bedingen:

•   Größe: Wie viel Platz steht für die Drahtlos-Lösung zur Verfügung?

•   Anforderungen an Hostprozessor: Kann eine Anwendung direkt auf dem drahtlosen Gerät ausgeführt werden? Falls ein Host-

  prozessor benötigt wird: Sind die Treiber unkompliziert verfügbar?

•   Energie: Ist es wichtig, den Stromverbrauch zu minimieren? Falls ja: Unterstützt die Lösung

  verschiedene Energiesparmodi? Wie hoch ist der Stromverbrauch in Verbindung mit einem drahtlosen Netzwerk: für den Datenempfang bereit, aber im Leerlauf (wichtiger Faktor für mit der Cloud verbundene batteriebetriebene Geräte)?

•   Datenbandbreite/-durchsatz: Wie hoch muss die Datenrate sein, um die Anwendung zu unterstützen?

•   Reichweite: Wirkt es sich positiv/negativ auf die Anwendung aus, wenn für ein Drahtlos-Signal

  eine Übertragungsgrenze gilt?

•   Datensicherheit: Muss das Modul selbst vollständige und durchgängige Verschlüsselung leisten oder erfüllt die interne

  Drahtlos-Sicherheit die Anwendungsanforderungen ausreichend?

•   Dienstgüte (Quality of Service, QoS): Führt die Anwendung zu latenzempfindlichen Datenaustauschvorgängen,

  für die ein priorisierter Medienzugriff vorteilhaft ist?

•   Infrastruktur: Ist bekanntermaßen ein Zugriffspunkt für ein drahtloses Netzwerk oder ein Netzwerk unkompliziert

  verfügbar?

•   Behördliche Zertifizierung: Ist eine Zertifizierung nach PTCRB, FCC, IC, CE oder Branchenvorschriften erforderlich?

•   Industrienormen: Ist für die Interoperabilität mit ähnlichen Produkten eine Bestätigung erforderlich?

  ENTWICKLUNGSAUFWAND/-DAUER/-KOSTEN

  Ein Unternehmen kann intern über ausreichendes technisches Fachwissen verfügen, um seine aktuellen Produkte zu entwickeln, ohne dass dies gleichbedeutend mit ausreichenden Kompetenzen zur Implementierung einer Lösung mit einer oder mehreren Funktechnologien ist. In manchen Fällen ergibt eine Analyse des Nutzens von Entwicklung vs. Erwerb, dass ein teureres und umfassender integriertes Teilsystem wie zum Beispiel ein Modul eingekauft werden sollte, insbesondere, wenn die Markteinführungszeit ein entscheidender Faktor ist.

  ÜBERLEGUNGEN ZUR IMPLEMENTIERUNG

  Glücklicherweise bieten viele IoT-Implementierungen die Möglichkeit, bereits bestehende Produkte mit drahtloser Konnektivität nachzurüsten. Der Nutzen liegt offenkundig darin, dass die erforderliche Investition relativ niedrig ist und trotzdem häufig zu einem Ergebnis führt, das vom Endkunden als vollständig neues/aktuelles Produkt mit innovativen Funktionen und Vorteilen wahrgenommen wird. Das Problem bei der Verwendung bestehender Produkte liegt jedoch darin, dass dies im Rahmen des Platzangebots eines bereits vorhandenen Gehäuses und weiterer Faktoren wie der Spannungsversorgung erreicht werden muss. Unten sind eine Reihe wichtiger Bereiche aufgeführt, die vor der Entscheidung für eine bestimmte drahtlose Technologie berücksichtigt werden müssen.

  TECHNISCH

  ELEKTROMECHANISCH

  INTERN/EXTERN

  Eine zentrale Entscheidung ist die Frage, ob die Funklösung in das Produkt eingebettet oder über eine externe Schnittstelle verbunden wird. Eine externe Schnittstelle führt zu einem höheren Grad der Entkopplung zwischen dem Drahtlos-Teilsystem und dem Gerät. Dieser Umstand kann sich vorteilhaft auf EMV, behördliche Zulassungen, RF-Leistung und zukünftige Migrationspfade auswirken. Diese Implementierungsoption erlaubt zudem die Nachrüstung älterer Geräte vor Ort und generiert so Umsätze durch den Verkauf zusätzlicher Hardware, während zugleich Gerätekonnektivität und Business Intelligence-Services ergänzt werden können. Eine eingebettete Lösung bietet Vorteile bei Größe, Leistung und Kosten und erlaubt eine engere Kopplung von Drahtlos-Teilsystem und Hostanwendung.

  PHYSISCHE SCHNITTSTELLE

  Einige weitverbreitete und meist unterstützte Datenschnittstellen für Drahtlos-Module sind SDIO, SPI, UART, USB und mini-PCI-e.

  GRÖSSE

  Die Schaltung zur Implementierung drahtloser Konnektivität ist mit einem breiten Spektrum an Package-Formfaktoren vom winzigen System-on-Chip (SoC) bis zu Land-Grid-Arrays (LGA) verfügbar. Verschiedene Anbieter unterstützen ein Spektrum von Package-Leveln, um die unterschiedlichen Anforderungen der Endgeräte zu erfüllen. Anbieter von Modullösungen bieten in vielen Fällen Footprint-kompatible Geräte an, sodass unkompliziert mit je unterschiedlichen Funktionen und Leistungsoptionen von Gerät zu Gerät migriert werden kann.

  ENERGIEBUDGET

  IoT-Produkte werden vielfach als batteriebetrieben wahrgenommen, aber viele Produkte können auch mit Netzstrom betrieben werden. Bei batteriebetriebenen Anwendungen entfällt unter Umständen ein erheblicher Anteil des Gesamtverbrauchs des Geräts auf die Drahtlos-Lösung. Der Energieverbrauch des Drahtlos-Teilsystems wird üblicherweise für die einzelnen Betriebsmodi angegeben: Datenübertragung, Datenempfang, Stand-by. 

  Auch der Energieverbrauch des Hostprozessors für die Verwaltung des Drahtlos-Teilsystems muss berücksichtigt werden. Der Gesamtverbrauch richtet sich nach dem Konnektivitätsmodell und den Datenraten, die die Endanwendung erfordert. Es muss unbedingt darauf geachtet werden, dass das Leistungsteilsystem die erforderlichen Spitzenströme für die Übertragung liefern kann.

  Auch der Stand-by-Betrieb muss berücksichtigt werden. Muss das drahtlose Gerät Daten vom Netzwerk empfangen können? Falls ja: Muss dies unmittelbar möglich sein (z. B. bei Steueranwendungen) oder kann ein akzeptables Polling-Intervall mit entsprechender Aktivierung festgelegt werden (z. B. bei Sensoranwendungen)?

  Viele IoT-Anwendungen bieten den Luxus langer Stand-by-Zeiten, bei denen ein vordefiniertes Ereignis (z. B. Sensordaten, die einen Grenzwert überschreiten) das drahtlose Gerät für die Übertragung aktiviert. Daher muss unbedingt berücksichtigt werden, wie schnell das Drahtlos-Teilsystem aktiviert und wieder mit dem Netzwerk verbunden werden kann. Dies ist besonders bei Maschennetzwerken mit ultrakleiner Leistung wichtig, bei denen Batterien zwischen 10 Jahren und der Produktlebenszeit halten sollen. 

  ANTENNE

  Die Antenne ist ein Element, das die Leistung eines Drahtlos-Teilsystems kritisch beeinflusst. Die Antenneneigenschaften und der Strahlungswirkungsgrad wirken sich umfassend auf das Funkverbindungsbudget der Gesamtlösung aus. Aus diesem Grund geben die Regulierungsagenturen, die für die Genehmigung von Modullösungen zuständig sind, spezifische Abhängigkeiten zum verwendbaren Antennentyp an. Am häufigsten werden Monopol-, Dipol- und Chip-Antennen eingesetzt. Bei manchen Designs wird die Antenne mithilfe von Leiterbahnen auf der Leiterplatte implementiert. Externe Antennen sind im Allgemeinen zwar effektiver, bringen aber auch Probleme mit sich.

  Eine weitere Entscheidung betrifft die Implementierung von Antennendiversität (sodass mehrere drahtlose Technologien unterstützt werden können).

  Drahtlose Produkte müssen internationale Normen für unbeabsichtigte und beabsichtigte Strahlung erfüllen. Es wird dringend empfohlen, das Produktdesign zu bewerten und die Antennenstrategie frühzeitig im Entwicklungszyklus zu entwerfen, um spätere Probleme bei der Produktzulassung auszuschließen. In vielen Fällen ist es ratsam, ein Drittlabor (z. B. Satimo) für die neutrale Prüfung der Antennenleistung hinzuzuziehen. Solche Drittanbieter sind gut mit teurer Laborausrüstung ausgestattet und können die Leistung mit einer genauen Nachbildung der Endverwendungsumgebung testen. Einer der Einsatzbereiche, der am kompliziertesten nachzubilden ist, betrifft Wearables.

  EMV

  Die Leistung der Funkgeräte in einem Produkt kann durch andere Schaltungen in der Nähe gestört werden. Je niedriger der Integrationsgrad, desto genauer muss auf gute RF-Praktiken für Trace-Routen, Umgehung und Abschirmung geachtet werden.

  KOEXISTENZ

  Die Leistung der Funkgeräte in einem Produkt kann durch sonstige RF-Schaltungen in unmittelbarer Nähe gestört werden. Dies gilt insbesondere, wenn verschiedene RF-Standards in einem Produkt kombiniert werden (z. B. Bluetooth und Wi-Fi). Es muss unbedingt darauf geachtet werden, dass die Technologie Mechanismen für den Umgang mit Störungen umfasst. In vielen Fällen ist eine modulare Lösung mit Vorzulassung die einfachste Möglichkeit. 

  HOSTUMGEBUNG

  Des Weiteren wird die Wahl einer Drahtlos-Lösung auch durch die Eigenschaften der (potenziell) vorhandenen Hostumgebung bedingt.

  Für eine Drahtlos-Lösung wird normalerweise Firmware (FW) benötigt, die intern in einem schreibgeschützten Speicher (Read Only Memory, ROM), einem Flash-Speicher oder einem Arbeitsspeicher (Random Access Memory, RAM) gespeichert wird. Die FW ist üblicherweise urheberrechtlich geschützt und kann nicht geändert werden. Die meisten Anbieter von Drahtlos-Lösungen stellen Treiber für verschiedene Betriebssysteme bereit.

  Möglicherweise muss das Board Support Package (BSP) des Anbieters an den konkreten Hostprozessor angepasst werden. Alternativ kann ein Modul gewählt werden, das keine externe Host-MCU benötigt und damit hostunabhängig arbeitet, sodass Probleme bei der Treiberkompatibilität ausgeschlossen werden. 

  ANWENDUNGSBEZOGENE ANFORDERUNGEN

  Die Funktionen, die die Drahtlos-Lösung unterstützen muss, hängen von den spezifischen Anforderungen der Endanwendung ab. Neben dem Stromverbrauch zählen der Durchsatz und die Reichweite zu den zentralen Aspekten, die berücksichtigt werden müssen. Anhand der folgenden Übersicht lässt sich eine Reihe verbreiteter Drahtlos-Optionen schnell vergleichen: 

  Anders als bei kabelgebundenen Netzwerken wird das Übertragungsmedium bei manchen drahtlosen Technologien wie z. B. 802.11 Wi-Fi gemeinsam genutzt. Die gleichzeitige Nutzung des Mediums ist jedoch nur möglich, wenn ein Kanal (Frequenz) an einem Ort zu einem gegebenen Zeitpunkt jeweils immer nur von einem Gerät genutzt wird. Beispielsweise nutzen Wi-Fi-Medienzugriffsprotokolle Carrier Sense Multiple Access/Collision Avoidance, um abwechselnd über den in einer bestimmten Zelle verwendeten Kanal zu kommunizieren. Es handelt sich um einen konfliktbasierten Ansatz, der in den meisten Fällen gut funktioniert, sich bei hoher Gerätedichte jedoch unter Umständen als ineffizient erweist. Um die im 2,4-GHz-Band häufige Überlastung (durch 802.11 b/g/n, Mobilfunk, BT, ANT, ZigBee, RF4CE und Wireless HART) zu vermeiden, sollten Geräte, die wichtige Daten übertragen, in anderen Frequenzbändern wie GHz (z. B. 802.11a/h) oder Sub-GHz (z. B. Z-Wave) betrieben werden. 

  KOSTEN

  Wie bei den meisten Dingen im Leben gilt auch hier, dass Qualität und Preis korrelieren (leider gilt dies nach wie vor für die drahtlose Kommunikation). Neben den Hardwarekosten fallen außerdem Entwicklungs- und potenziell Servicekosten an. 

  PRODUKTKOSTEN

  Es ist vermutlich nicht sehr ratsam, eine Drahtlos-Lösung ausschließlich nach den Produktionskosten auszuwählen. Kosten und Nutzen müssen sorgfältig abgewogen werden. Wenn die Markteinführungszeit oder die Engineering-Ressourcen

  
  

  problematisch sind, ist möglicherweise eine Modullösung der beste Ansatz. Die Alternative bestünde in der Beschaffung von Komponenten auf Chipebene mit umfassenden Investitionen in Entwicklung und Tests.

  Beispielsweise kann ein 802.11-Wi-Fi-Modul potenziell 15 EUR kosten, während ein 802.11-Funkchip nur mit 4 EUR zu Buche schlägt. Die Modullösung bietet jedoch einen wesentlichen Vorteil, der nur schwer wettzumachen ist (ein zuverlässiger Softwarestack, der über Monate oder Jahre für eine Vielzahl an Endanwendungen und Kunden entwickelt und optimiert wurde, bereits zertifiziertes Design, technischer Support, Starter-Anwendungscode und Entwicklungsinstrumente). 

  ENTWICKLUNGSKOSTEN

  Die Entwicklungskosten für die Implementierung einer eingebetteten Drahtlos-Lösung verteilen sich in der Hauptsache auf drei Kategorien:

  •   Engineering-Aufwand und Kosten für die Integration von Drahtlos-Funktionen in ein Produkt

  •   Kosten für zugelassene Testeinrichtungen zur Erstellung von Testberichten für weltweite behördliche/industrielle

    Zertifizierungen

  •   Engineering-Aufwand und Kosten für die Entwicklung der zugehörigen Back-end-Systeme und für das Gerätemanagement

    Der Einbindungsgrad wirkt sich erheblich auf die Entwicklungskosten beider Kategorien aus. In vielen Fällen fällt die Wahl aus Kostengründen auf eine modulare Lösung mit bewährten Lösungsökosystemen. 

  0. LAUFENDE KOSTEN (ABONNEMENT)

     Unter den verschiedenen drahtlosen Technologien fallen für Mobilfunk laufende monatliche Abonnementkosten an. Sind solche laufenden Kosten aufgrund des Geschäftsmodells für den Endkunden nicht tragbar, müssen andere Technologien in Erwägung gezogen werden.

     Eine weitere Form potenzieller laufender Kosten fällt bei Cloudlösungen an. Bei manchen Anbietern von PaaS-/SaaS-Cloudlösungen werden die Gebühren in regelmäßigen Zeitabständen fällig (z. B. monatlich), während andere Anbieter die Gebühren transaktionsbasiert berechnen. 

     DRAHTLOSE TECHNOLOGIEN FÜR EINSTEIGER

  0. Es steht eine Vielzahl an Optionen für drahtlose Konnektivität zur Auswahl und jede kann potenziell die ideale Lösung sein – ob dies so ist, richtet sich nach den tatsächlichen Anforderungen des Systems.

     Nachfolgend werden die wichtigsten Technologien zusammen mit typischen Einsatzbereichen vorgestellt. Zuerst werden die drahtlosen Technologien kleiner Reichweite behandelt, Wi-Fi und Mobilfunk, die flächendeckend nutzbar sind, zuletzt. 

  
  

  RFID

  RFID (Radio-Frequency Identification) nutzt elektromagnetische Felder, um Daten zum Zweck der Identifizierung und Verfolgung von Transpondern („Etiketten“) zu übertragen, die an einem Gegenstand befestigt sind. Manche (passiven) Transponder haben nur eine kurze Reichweite (wenige Meter) und arbeiten per elektromagnetische Induktion, während andere (aktive) Transponder eine Batterie enthalten und auf Entfernungen von mehreren Hundert Metern gelesen werden können. Passive Transponder sind günstiger und kleiner, da keine Batterie benötigt wird. 

  Neben den Transpondern wird für ein RFID-System außerdem ein Lesegerät benötigt. Das Lesegerät überträgt ein kodiertes Funksignal, um den Transponder abzufragen. Der Transponder antwortet mit seiner Identifikation und gegebenenfalls weiteren Informationen wie zum Beispiel einer Lagerbewegung. Die Datenrate ist angesichts der kleinen übertragenen Datenmengen ein unkritischer Faktor, sodass 400 kbit/s ausreichen. 

  Ein Vorteil von RFID ist, dass die Frequenz nicht in dem überlasteten 2,4-GHz-Band liegt, in dem viele andere drahtlose Technologien betrieben werden. RFID wird meist in einem der folgenden Bänder betrieben: 120 bis 150 kHz (LW), 13,56 MHz (KW), 433 MHz (Dezimeterwellen) oder 3,1 bis 10 GHz (Mikrowellen).

  Ein interessanter Einsatzbereich für RFID ist die Verfolgung der Einrichtungsnutzung durch Personen, die einen RFID-Transponder tragen (z. B. die Nutzung einer Handwaschstation durch Krankenhausmitarbeiter). 

  NFC

  Die Nahfeldkommunikation (Near Field Communication, NFC) ist eine drahtlose Technologie kurzer Reichweite, mit der die Zweiwege-Kommunikation zwischen Geräten über Entfernungen bis 10 cm möglich ist. Der NFC-Standard ist in der Norm ISO/IEC 18092-definiert und die Technologie wird im 13,56-MHz-Bereich betrieben.

  Die NFC-Datenrate ist mit 400 kbit/s relativ klein, die Technologie dafür aber äußerst einfach konzipiert.

  Eine gängige NFC-Anwendung sind kontaktlose Bezahlsysteme, bei denen Kreditkartentransaktionen durch mobile Zahlungen ersetzt werden. Daneben gewinnt NFC auch in sozialen Netzwerken an Bedeutung, da sie die Weitergabe von Kontaktinformationen oder Bildern zwischen Geräten in unmittelbarer Nähe zueinander erlaubt. 

  Mit der vor Kurzem erfolgten Ankündigung von iPhone 6 und Apple Watch mit NFC durch Apple könnte die NFC stärkere Verbreitung finden. Apple NFC unterstützt derzeit jedoch nur Apple Pay und kann nicht mit Lautsprechern oder sonstigem NFC-fähigen Zubehör verbunden werden.

  Am Rande sei angemerkt, dass Apple die gelegentlich infrage gestellte Sicherheit der NFC mit einem gesonderten Schritt zur Authentifizierung per Daumenabdruckscan und der Erstellung eines temporären Apple Pay-Kryptogramms verbessern will. Das 16-stellige Token wird anschließend zur Zahlungsverarbeitung an das NFC-Kartenlesegerät des Einzelhändlers gesendet. Gültigkeit und Reichweite des Tokens sind begrenzt, sodass Diebstahl für die spätere Verwendung zwecklos ist. 

  BLUETOOTH UND BLE

  Classic Bluetooth (BT) und Bluetooth Low Energy (BLE) könnte man auch in getrennten Abschnitten behandeln, da sie für gänzlich unterschiedliche Einsatzbereiche entwickelt wurden und nicht einmal miteinander kompatibel sind.

  Auch mit Bluetooth (BT) werden Daten über relativ kurze Entfernungen von bis zu 100 Metern ausgetauscht. Bluetooth wird im Bereich von 2400 bis 2483,5 MHz betrieben. Die Datenrate liegt je nach Bluetooth-Version üblicherweise bei bis zu 3 Mbit/s. Für die Verwendung von (Classic) Bluetooth muss eines von gut 30 (anwendungsbasierten) Profilen verwendet werden. Dazu zählen:

  • -  Advanced Audio Distribution Profile (A2DP): definiert, wie Audio zwischen Geräten über eine BT-Verbindung gestreamt werden kann

  • -  Basic Imaging Profile (BIP): ist für die Übertragung von Bildern zwischen Geräten ausgelegt

  • -  Hands-Free Profile (HFP): ermöglicht die Kommunikation zwischen Freisprechanlagen und Mobiltelefonen in

    Fahrzeugen

  • -  Headset Profile (HSP): unterstützt die Verwendung von BT-Headsets mit Mobiltelefonen

    Bluetooth Low Energy (BLE) wird auch als Bluetooth 4.0 bezeichnet und wurde für Anwendungen mit kleiner Leistung, niedriger Latenz und geringem Durchsatz (1 Mbit/s) entwickelt. BLE hat mit 50 Metern eine kürzere Reichweite als BT. 

  Bei BLE handelt es sich um ein gänzlich anderes Protokoll bei BT, das nicht mit älteren Bluetooth-Protokollen kompatibel ist. Die Technologie nutzt außerdem ein anderes Kanalschema (40 2-MHz-Kanäle gegenüber 79 1-MHz-Kanälen beim Classic BT). 

  BLE eignet sich hervorragend zur Gesundheits- und Fitnessüberwachung, beispielsweise bei Herzfrequenzmessgeräten.

  Produkte, die als Bluetooth-Geräte vertrieben werden sollen, müssen die von der Bluetooth Special Interests Group (SIG) definierten Standards erfüllen. Die SIG ist Inhaber der Marke Bluetooth und vergibt Lizenzen an Unternehmen, die die Technologie in ein Produkt einbinden. Lizenznehmer müssen entweder Mitglied werden oder das Produkt zertifizieren lassen.

  Darüber hinaus muss berücksichtigt werden, mit welchen Smartphones die Technologie eingesetzt werden soll. Apple iOS-Geräte wie das iPhone beispielsweise können unbehindert mit Bluetooth-Freisprechanlagen und -Headsets verbunden werden. Für BT-Datenverbindungen ist jedoch eine verschlüsselte Verbindung erforderlich (und ein Apple-Authentifizierungschip), bei der es sich um eine eindeutige Erkennungs-/Kopplungssequenz und die Aushandlung mit dem Apple-Coprozessor für die Authentifizierung handelt. Für die BLE-Kommunikation wird der Apple-Authentifizierungschip nicht benötigt.

  Diese Voraussetzungen sind jedoch unproblematisch, da eine Vielzahl von Drittanbietern verfügbar ist, die Unterstützung bei allen Erfordernissen bieten. Halbleiter- und OEM-Unternehmen verlassen sich vielfach beide gleichermaßen auf Bluetooth-Stackentwickler wie Stonestreet One. Auch Modullösungen sind ohne Weiteres verfügbar. 

  ANT/ANT+

  Das ANT-Protokoll wird im 2,4-GHz-Band betrieben und wurde für die regelmäßige Übertragung kleiner Datenmengen zwischen mehreren oder vielen miteinander verbundenen Sensorknoten mit ultrakleiner Leistung und niedrigen Bitraten (1 Mbit/s) entwickelt (wie bei BLE über eine Reichweite von 50 m). Alle Knoten können als Sender oder Empfänger fungieren. Es handelt sich also um bidirektionale Kanäle. Wie BLE unterstützt auch ANT Punkt-zu-Punkt- (P2P) und Sterntopologien. Darüber hinaus unterstützt die Technologie aber auch Baum- und Maschenkonfigurationen.

  ANT bietet eine hervorragende Störfestigkeit (im überlasteten 2,4-GHz-Bereich), da das Protokoll eine adaptive isochrone Netzwerktechnologie nutzt, um die Koexistenz mit anderen ANT-Geräten zu ermöglichen. Dank der kurzen Meldungs- übertragung kann ein Kanal in Hunderte von Zeitschlitzen geteilt werden. Damit eignet sich diese Technologie ideal zur Einrichtung von Personal Area Networks in der Fitness-/Gesundheitsüberwachung.

  ANT+ stellt eine Erweiterungsoption für das ANT-Protokoll dar und ermöglicht die Vernetzung von ANT+-Geräten in unmittelbarer Nähe zueinander. Beispielsweise können ANT+-fähige Fitnessüberwachungsgeräte (wie Schrittzähler, Trittfrequenzmesser, Herzfrequenzmessgeräte) so bei der Zusammenstellung und Verfolgung von Leistungswerten zusammenarbeiten. 

  ZIGBEE

  ZigBee basiert auf dem IEEE 802.15.4-Standard und wird wie viele andere der bereits beschriebenen Optionen im 2,4-GHz-Band betrieben. Die Datenrate ist mit 250 kbit/s zwar relativ niedrig, aber angesichts der kleinen Leistung und den verschiedenen Topologieoptionen wird diese Technologie gern für sensorbasierte Industrieanwendungen mit ultrakleiner Leistung gewählt.

  Die Funkreichweite beträgt zwar nur 10 bis 100 m in Sichtlinie, aber dank der Möglichkeit zur Konfiguration als Stern-, Clusterbaum- oder Maschennetzwerk kann jeder Knoten mit allen anderen Knoten kommunizieren, sodass sich eine fast unbegrenzte Netzwerkreichweite herstellen lässt. Dank dieser Eigenschaft hat sich ZigBee de facto als der Standard für Industriesteuerung und Gebäudeautomatisierung durchgesetzt. Ein Beispiel für einen idealen Einsatzbereich sind industrielle HLK-Anlagen, bei denen Sensorknoten 10 Jahre oder länger mit derselben Batterie betrieben werden können müssen (z. B. bei der Überwachung von Umgebungsbedingungen oder Entlüftungspositionen). Die Daten von weiter entfernten Sensorknoten können in größeren Maschennetzwerken in Form von Hops oder „Sprüngen“ über Zwischenknoten an eine Remote-Gebäudesteuerung gesendet werden. 

  WI-FI

  Wi-Fi wird auch als 802.11 bezeichnet und im 2,4-GHz- oder 5-GHz-Bereich betrieben. Wi-Fi ist die erste Wahl für eine Vielzahl von Anwendungen, da das Netzwerk allgemein verfügbar ist und so keine Kosten für ein zusätzliches Gateway für den Datenaustausch über das Internet anfallen.

  Je nach gewähltem Unterstandard ist ein breites Spektrum an Optionen verfügbar (z. B. Datenrate bis 150 Mbit/s und Reichweite von 250 m bei 802.11n).

  Wi-Fi wird häufig als Stromfresser gebrandmarkt. Es ist jedoch möglich, eine Option mit relativ kleiner Leistung zu erreichen, indem der Durchsatz heruntergesetzt wird. Manche Wi-Fi-Module erreichen beispielsweise einen Stromverbrauch von unter 1 mA, wenn der Datendurchsatz auf die Größenordnung 2 Mbit/s gesenkt wird. Die Leistung ist dabei zwar nicht so klein wie bei ANT+, BLE oder ZigBee, aber dafür ist die Datenrate relativ hoch.

  Ein idealer Wi-Fi-Einsatzbereich mit kleiner Leistung wäre eine mit der Cloud verbundene Waage (bei der Batterien bei rund 10 Gewichtsmessungen pro Tag eine Laufzeit von bis zu 4 Jahren erreichen können).

  Ein idealer Einsatzbereich mit höherem Durchsatz sind tragbare Überwachungskameras. 

  MOBILFUNK

  Mobilfunk (700 MHz bis 2,7 GHz) bildet den Abschluss, weil er das am einfachsten verfügbare Netzwerk nutzt und so die Probleme bei der Bereitstellung minimiert. Je nach Netzwerkverfügbarkeit der Anbieter bietet Mobilfunk eine praktisch unbegrenzte Reichweite. Der Durchsatz ist mit 7,2 Mbit/s recht hoch (2,5G- bis 4G-Netzwerk).

  Die Fahrzeugverfolgung und -überwachung ist ein hervorragendes Beispiel für einen idealen Einsatzbereich für Mobilfunk. Mobilfunk ist jedoch mit monatlichen Kosten verbunden, die es zu berücksichtigen gilt.