In einem typischen Haushalt in der industrialisierten Welt findet man mehrere vernetzte Geräte. Zunächst einmal hat fast jede Person ab einem Alter von 15 Jahren ein Smartphone und meist auch ein Laptop oder einen Tablet-Computer. Außerdem besitzen viele Haushalte ein Smart TV und einen oder mehrere intelligente Lautsprecher, sogenannte Smart Speaker. Die meisten dieser Geräte verbinden sich über WLAN mit dem Haushaltsnetzwerk.
Ein anderes vernetztes Gerät, das in fast allen Haushalten zu finden ist, sendet kontinuierliche Informationen über den Stromverbrauch: das Smart Meter (dt.: intelligenter Stromzähler oder intelligentes Messsystem). Heutzutage kommen auch Smart Meter zur Überwachung des Wasser- und Gasverbrauchs zum Einsatz. Diese Messysteme nutzen verschiedene drahtgebundene oder drahtlose Anschlussmöglichkeiten, wie z.B. im Falle des Stromzählers Powerline-Kommunikation, Cellular Narrow-Band IoT (NB-IoT, dt.: mobiles Schmalband-IOT), oder Low-Power Wide-Area Networks (LPWANs, dt.: Niedrigenergie-Weitverkehrsnetze) wie LoRaWAN.
FTTX und Breitbandkabel ersetzen Digital Subscriber Line (DSL)
Die Digital Subscriber Line (DSL, engl. für digitaler Teilnehmeranschluss; ursprüngliche Bezeichnung Digital Subscriber Loop (engl. für digitale Teilnehmerschleife)) war in ihren verschiedenen Formen – ADSL, Naked DSL (dt.: entbündeltes DSL), SDSL, VDSL usw. – vor allem im ersten Jahrzehnt dieses Jahrhunderts für die massive Einführung der Internet-Konnektivität in den meisten Märkten von entscheidender Bedeutung.
Mit der wachsenden Nachfrage nach höherer Geschwindigkeit und der steigenden Zahl der vernetzten Geräte traten die Begrenzungen von DSL stärker zu Tage. DSL-Geschwindigkeiten sind zunächst einmal wegen der Signaldämpfung sehr stark von der Entfernung zur zentralen Telefonanlage abhängig. Obwohl die beworbenen Geschwindigkeiten 30-50 Mbps betrugen, kamen die meisten Benutzer deshalb nie in den Genuss dieser Bandbreite. Auch ist die Latenz bei DSL sehr hoch, was Online Gaming, Videokonferenzen und andere geschwindigkeitsabhängige Anwendungen beeinträchtigt.
DSL ist in vielen etablierten Märkten nahezu verschwunden, vor allem in dicht besiedelten Gebieten, und wird durch ultraschnelle Glasfasernetzwerke oder Hochgeschwindigkeits-Koaxialkabel ersetzt. Viele Haushalte, insbesondere in Europa, sind jetzt über FTTH(Fiber To The Home)-Kabel mit Geschwindigkeiten bis zu 1 Gbps verbunden. In den USA und Großbritannien, wo vor allem Kabel-TV genutzt wird und die meisten Haushalte bereits mit Koaxialkabeln ausgestattet sind, ermöglichen Technologien wie DOCSIS vergleichbare Breitbandkapazitäten.
5G-Netzwerke und fester Drahtloszugang (Fixed Wireless Access)
Die Installationskosten für Glasfaser in dünn besiedelten Gebieten sind hoch, weshalb viele Anbieter von Mobilfunkdiensten (Cellular Service Providers, CSPs) über ihre drahtlosen Netzwerke den festen Drahtloszugang (engl.: Fixed Wireless Access, FWA) angeboten haben.
Das war mehrere Jahre lang durch Long-Term Evolution(LTE oder 4G)-Mobilfunkverbindungen möglich, da der Standard Breitband-Mobilfunkdienst mit hohen Bitraten bietet. Das war zwar insofern erfolgreich, als dass dadurch viele Haushalte mit einer Art Breitband ausgestattet wurden, allerdings geht die Begrenzung der Anzahl von Verbindungen pro Zelle und die hohe Latenz des Netzwerks mit strengen Limitierungen von Anwendungen mit hoher Bandbreite wie Video Streaming, Gaming und Videokonferenzen einher.
Mit der kürzlichen Einführung von 5G-Netzwerken wurde jedoch ein neues Szenario für FWA-Anschlüsse geschaffen. Die neue Funktechnologie ermöglicht mit Funktionen wie Network Slicing und ultrakurzer Latenz Breitbandkapazitäten im Gigabyte-Bereich sowie eine riesige Anzahl von gleichzeitigen Verbindungen im gleichen Spektrum.
Heute werden 5G-Netzwerke in den meisten Industrieländern und dort vor allem in Städten verstärkt implementiert. In ländlichen Gebieten nimmt der Übergang zu 5G etwas mehr Zeit in Anspruch, wird aber die aktuellen Internetgeschwindigkeiten und die Servicequalität in diesen Gebieten deutlich verbessern.
WLAN ist im modernen Zuhause allgegenwärtig
Vor vielen Jahren reichte ein einfacher WLAN-Router, der die 2,4-GHz-Bandbreite verwendete, aus, um einer kleinen Anzahl von Geräten gleichzeitig eine stabile Kommunikation zu ermöglichen. Damals nutzten die meisten Menschen ihre Laptops und Smartphones für essentielle Funktionen wie das Surfen im Internet oder um YouTube-Videos anzusehen.
Viele Menschen benutzten zu Hause noch Desktop-Computer, die in der Regel über Ethernet-Kabel mit dem Heim-Router verbunden waren. Alte Laptops verfügten auch über einen Ethernet-Anschluss. Heutzutage ist es ziemlich schwierig, einen Laptop-Computer mit Ethernet-Anschluss zu finden.
In den letzten Jahren wurde durch das Aufkommen neuer WLAN-Standards wie z.B. Wi-Fi 5 (802.11ac) und Wi-Fi 6 (802.11ax), die eine massive Breitbandkapazität und ähnliche Funktionen für Mobilfunknetze bieten, die Konnektivität von Millionen von Geräten verbessert.
Heute bieten voll integrierte WLAN-Router, die mit Glasfaser- oder Kabelinternet verbunden sind, Triple-Play-Dienste (Internet, Telefon und TV) in einer Box. In vielen Haushalten gehört der alte Telefonanschluss über Kupferkabel (Public Switched Telephone Network oder PSTN, engl. für öffentliches Fernsprechvermittlungsnetz) der Vergangenheit an.
Eine neue Welle vernetzter Haushaltsgeräte mit verschiedenen Konnektivitäts-Standards
In den letzten Jahren sind in vielen Haushalten neue vernetzte Haushaltsgeräte angekommen: Vernetzte Kühlschränke, Waschmaschinen, Spülmaschinen, Alarmsysteme, intelligente Klimaanlagen und Heizgeräte usw.
Viele dieser Haushaltsgeräte sowie andere Geräte nutzen das WLAN-Netzwerk des Haushalts, andere verfügen jedoch über zusätzliche Anschlussmöglichkeiten. Alarm- und Klingelanlagen zum Beispiel können sich auch mittels Mobilfunknetz verbinden – wodurch sie bei Notfällen Sicherheitsdienste oder die Polizei kontaktieren können – und einige Großgeräte verwenden für die Kommunikation Zigbee.
Eingebettete SIM-Karten ermöglichen Mobilfunk-Konnektivität für viele Heimgeräte
Viele der jüngsten Modelle von Wearables, Laptops, Tablets und andere Kleingeräte verfügen heute dank eingebetteter SIM-Karten (eSIM) über Mobilfunk-Konnektivität. Anstatt herkömmliche SIM-Karten aus Plastik zu verwenden, die in Smartphones zum Einsatz kommen, können Hersteller mit eSIMs das Sicherheitsmodul direkt auf das Mainboard bzw. die Hauptplatine ihrer Geräte setzen, wodurch Strom gespart und die Größe reduziert wird. Diese neue Technologie ermöglicht Mobilfunkverbindungen von Smartwatches und anderen Kleingeräten.
eSIMs sind außerdem in vielen anderen Geräten zu finden, wie z.B. Smart Meter, Rauchmelder, neue Alarmsystem usw. Mit eSIMs können Hersteller und Dienstanbieter außerdem Mobilnetzbetreiber-Anmeldedaten Over-The-Air (OTA) ohne direkten Zugang zum Gerät bereitstellen.
Neue Mobilfunkstandards wie Narrow-Band IoT (NB-IoT) und LTE-M ermöglichen darüber hinaus Niedrigenergie-Verbindungen für die Kommunikation mit geringer Bandbreite, wodurch batteriebetriebene Geräte mehrere Monate oder Jahre lang ohne Intervention funktionieren können.
Durch Teleschule und Telearbeit entstanden zusätzliche Bedürfnisse hinsichtlich Konnektivität
In den vergangenen zwei Jahren wurde vor allem in den Industrieländern das bisher größte Experiment für Telearbeit durchgeführt.
Innerhalb von Tagen mussten Unternehmen Ausrüstung, Konnektivität und Sicherheit für die Millionen Menschen organisieren, die ihren gewohnten Arbeitsplatz verließen und von zu Hause aus weiterarbeiteten. Darüber hinaus wurden während des ersten Jahres der Pandemie Schulen geschlossen, weshalb die meisten Kinder, Teenager und Hochschulstudenten zusätzliche Geräte und unkomplizierte Verbindungsmöglichkeiten benötigten, um weiterhin am Unterricht, an Prüfungen und anderen Aktivitäten teilnehmen zu können.
Plötzlich reichte eine einfache Breitbandverbindung für einen normalen Haushalt nicht mehr aus, um den Bedürfnissen des neuen Paradigmas gerecht zu werden. ISPs, CSPs und andre Technologieunternehmen stellten sich der Aufgabe und nutzten die Chance, ihre Netzwerke und Dienste für die einzigartige Situation zu optimieren.
Die meisten Menschen waren trotz vieler Herausforderungen und Probleme während der ersten Monate der Lockdowns in der Lage, mit der Situation umzugehen, und bestehende Netzwerke stellten unter Beweis, dass sie der Aufgabe gewachsen sind.
Konsumenten sollten die verschiedenen Konnektivitäts-Optionen in ihrem Zuhause kennen
Während die Anzahl der vernetzten Geräte und die Art, wie diese kommunizieren, in den meisten Fällen ein Thema ist, womit sich die meisten Konsumenten nicht beschäftigen, müssen sie verstehen, dass ihr Zuhause heutzutage voller verschiedener Verbindungen zu und von anderen Geräten und Unternehmen ist.
All diese Systeme sammeln kontinuierlich Informationen über den Haushalt, seine Mitglieder und darüber, wie diese unterschiedliche Haushaltsgeräte, Anwendungen und Technologien nutzen. Die Auswirkungen dessen zu verstehen und zu wissen, wie er sich vor potenziellen Verletzungen der Privatsphäre und Sicherheitsbedrohungen schützen kann, ist für den Konsumenten des 21. Jahrhunderts unerlässlich.