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Düsseldorf, 04.10.2016 Lyn Matten, mm1 Technology Auswahl der richtigen Funktechnologie für IoT-Plattformen 1

Auswahl der richtigen Funktechnologie für IoT-Plattformen · mm1 – ConnectedBusiness Beratung und Umsetzung 4 consulting technology § Experten für Connected Business und digitale

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© mm1 Consulting & Management, Stuttgart/Aichwald

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Düsseldorf, 04.10.2016Lyn Matten, mm1 Technology

Auswahl der richtigen Funktechnologie für IoT-Plattformen

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Mit wem haben Sie es zu tun

Page 3: Auswahl der richtigen Funktechnologie für IoT-Plattformen · mm1 – ConnectedBusiness Beratung und Umsetzung 4 consulting technology § Experten für Connected Business und digitale

Ihr Referent

3

Managing Consultant – mm1 Consulting & Management PartGGeschäftsführer – mm1 Technology GmbH

Magister Artium in Germanistik, Philosophie, PolitologieDiplom Wirtschaftsinformatiker (FH)

15 Jahre Beratungserfahrung

Mitglied in mehreren DKE Normungsgremien zu Smart Home und IT Security

Aufbau und Leitung einer internationalen Industrieallianz für sichere drahtlose Gebäudeautomation

Aufbau und Leitung eines Start-Ups zur Entwicklung sicherer Funktechnologien für drahtlose Gebäudeautomation

Page 4: Auswahl der richtigen Funktechnologie für IoT-Plattformen · mm1 – ConnectedBusiness Beratung und Umsetzung 4 consulting technology § Experten für Connected Business und digitale

mm1 – Connected Business Beratung und Umsetzung

4

consulting technology§ Experten für Connected

Business und digitaleTransformation

§ Erfahrene Beraterkonzipieren Connected Business Strategien, Geschäftsmodelle und (Produkt)Angebote, derenMarkteinführung und gestalten Transformationen(IT, Orga, Prozesse, etc.)

§ Spezialist für Funkentwicklungvon Hard-/Softwarelösungen

§ Erfahrene Entwickler und Architekten unterstützen beider technischen Umsetzungbzw. Implementierung von Connected Business-Lösungen

§ Die mm1 Technology GmbH wurde 2015 in Berlin gegründet und ist eineTochter der mm1

Unser Anspruch:

„WIR MACHEN CONNECTED

BUSINESS CHAMPIONS“

Page 5: Auswahl der richtigen Funktechnologie für IoT-Plattformen · mm1 – ConnectedBusiness Beratung und Umsetzung 4 consulting technology § Experten für Connected Business und digitale

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Die richtige Auswahl von Funktechnologien ist heute eine

Herausforderung.

Page 6: Auswahl der richtigen Funktechnologie für IoT-Plattformen · mm1 – ConnectedBusiness Beratung und Umsetzung 4 consulting technology § Experten für Connected Business und digitale

Die Anzahl der vernetzten Geräte wird stark steigen –die meisten davon werden drahtlos angebunden sein

• Aktuelle Zahlen aus Studien zur Anzahl von Geräten im Internet of Things• 2014 – 3,5 Mrd. Geräte im ioT• 2015 – 5 Mrd. Geräte im IoT (↗ 30 % )• 2020 – 25 Mrd. Geräte im IoT (↗ 500 % )

( Studie von BI Intelligence )

• Schätzungsweise werden davon 80 % drahtlos angebunden sein

• In der Industrie wurde und wird noch vielfach drahtgebundene Technologie eingesetzt, für viele Unternehmen sind drahtlose Technologien eine neue Erfahrung

6

Page 7: Auswahl der richtigen Funktechnologie für IoT-Plattformen · mm1 – ConnectedBusiness Beratung und Umsetzung 4 consulting technology § Experten für Connected Business und digitale

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Drahtlose Technologie unterscheidet sich fundamental von

drahtgebundener Technologie

Page 8: Auswahl der richtigen Funktechnologie für IoT-Plattformen · mm1 – ConnectedBusiness Beratung und Umsetzung 4 consulting technology § Experten für Connected Business und digitale

Haben Sie schon einmal versucht unter Wasser…

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… 100m in unter 12 Sekunden zu laufen?

Page 9: Auswahl der richtigen Funktechnologie für IoT-Plattformen · mm1 – ConnectedBusiness Beratung und Umsetzung 4 consulting technology § Experten für Connected Business und digitale

Unterschiedliche Medien stellen unterschiedliche physikalische Rahmenbedingungen

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• Geringere Dichte• Weniger Widerstand• Anderer Aggregatzustand• Schnellere Ausbreitung

von Schall• Andere optische Effekte

• Höhere Dichte• Höherer Widerstand• Langsamere Ausbreitung v.

z.B. Schall• Andere Optische Effekte

(Brechung)• Kann verschiedene

Aggregatzustände (Wasser, Schnee, Eis) annehmen

vs.Luft Wasser

Wenn ich unter Wasser 100m in 12 Sekunden zurücklegen will, muss ich ein völlig anderes Fortbewegungskonzept entwickeln und nutzen:

• Flossen • Schnorchel • Sauerstoffflasche

Page 10: Auswahl der richtigen Funktechnologie für IoT-Plattformen · mm1 – ConnectedBusiness Beratung und Umsetzung 4 consulting technology § Experten für Connected Business und digitale

Drahtlose Verbindung…

10

Page 11: Auswahl der richtigen Funktechnologie für IoT-Plattformen · mm1 – ConnectedBusiness Beratung und Umsetzung 4 consulting technology § Experten für Connected Business und digitale

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… ist kein unsichtbares Kabel, sondern ein komplett anderes Medium !

Drahtlose Verbindung…

Page 12: Auswahl der richtigen Funktechnologie für IoT-Plattformen · mm1 – ConnectedBusiness Beratung und Umsetzung 4 consulting technology § Experten für Connected Business und digitale

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Unterschiedliche Medien stellen unterschiedliche physikalische Rahmenbedingungen

Warum sind im aktuellen iPhone 7 verschiedene Funktechnologien integriert?

Weil es kein USB Anschluss für drahtlose Technologien gibt.

Page 13: Auswahl der richtigen Funktechnologie für IoT-Plattformen · mm1 – ConnectedBusiness Beratung und Umsetzung 4 consulting technology § Experten für Connected Business und digitale

Unterschiedliche Medien stellen unterschiedliche physikalische Rahmenbedingungen

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Vs.• Unterschiedliche Frequenzbänder

• Länderspezifische Regulierung der

Frequenzen

• Zugang über Funkchips mit

Abhängigkeiten zu Frequenzband,

Modulation, Datenrate,

Übertragungsprotokoll

• Unterschiedliche, i.d.R. nicht

kompatible Protokolle

• Kurzfristige Nicht-Erreichbarkeit ist der

Normalzustand

• Medium kann generell wiederverwendet

werden, i.d.R. unabhängig vom Hersteller

• Medium ist Protokoll-agnostisch, kann

also von nahezu jedem Protokoll genutzt

werden

• Nicht-Verfügbarkeit der Kommunikation

nur im Fall von Kabelschaden,

Stromausfall oder Switch/Router Defekt

• Möglichkeit hoher Datenraten und

häufiger Kommunikation (Polling)

Drahtlos Drahtgebundenvs.

Page 14: Auswahl der richtigen Funktechnologie für IoT-Plattformen · mm1 – ConnectedBusiness Beratung und Umsetzung 4 consulting technology § Experten für Connected Business und digitale

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Wenn ich Funktechnologie effizient einsetzen will, muss ich andere

Kommunikationskonzepte entwickeln und nutzen.

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Eine Vielzahl von unterschiedlichen Begriffen und Abkürzungen erschweren den Zugang zu Funk

Hom

eMat

icRFID

Gigaset Elements2.4 GHz

6LowPAN

NFC

5 GHz

EnOceanULE

WLA

NWIFI

Z-Wave868 M

Hz

IEEE 802.11x

IEEE 802.15.4

ZigBee

LoRaKNX-RF

SigFox

Bluetooth

IO-homecontrol

BidCoSBLE

Page 16: Auswahl der richtigen Funktechnologie für IoT-Plattformen · mm1 – ConnectedBusiness Beratung und Umsetzung 4 consulting technology § Experten für Connected Business und digitale

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Eine Auswahl an Protokollen und Technologien im Bereich Smart Home und Internet of Things

Page 17: Auswahl der richtigen Funktechnologie für IoT-Plattformen · mm1 – ConnectedBusiness Beratung und Umsetzung 4 consulting technology § Experten für Connected Business und digitale

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Page 18: Auswahl der richtigen Funktechnologie für IoT-Plattformen · mm1 – ConnectedBusiness Beratung und Umsetzung 4 consulting technology § Experten für Connected Business und digitale

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Welche Entscheidungen müssen im Rahmen der Auswahl von Funktechnologien getroffen werden?

Es geht in erster Linie nicht um Technologie-Entscheidungen,

sondern um Business Entscheidungen.

Page 19: Auswahl der richtigen Funktechnologie für IoT-Plattformen · mm1 – ConnectedBusiness Beratung und Umsetzung 4 consulting technology § Experten für Connected Business und digitale

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Worauf müssen Unternehmen achten, wenn Sie drahtlose Produkte

entwickeln und auf den Markt bringen wollen?

Page 20: Auswahl der richtigen Funktechnologie für IoT-Plattformen · mm1 – ConnectedBusiness Beratung und Umsetzung 4 consulting technology § Experten für Connected Business und digitale

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Bei der Auswahl von Funktechnologien werden Richtungsentscheidungen getroffen

Verbindung / Kommunikation Plattform

Gerät

Die Anwendungsszenarien müssen zu Beginn ebenso klar definiert werden wie die Zielkunden und –märkte.

Funktechnologie und Kommunikationsprotokoll können auf allen Ebenen Auswirkungen haben

Welche Technologien kann ich in mein Gerät integrieren?

Welche Reichweiten / Verbindungen / Protokolle möchte ich unterstützen?

Welche Plattformen möchte ich unterstützen?

Beispiele für Entscheidungen:

Einfluss-Ebenen:

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Time to Market1

Budget2

Kompetenz3

Je komplexer die Plattform, desto wichtiger ist es die Aufwands- und Kostentreiber für die drei Dimensionen zu identifizieren

Drei wesentliche Dimensionen definieren und limitieren die Produktentwicklung

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Aufwands- und Kostentreiber sind oft schwer abzuschätzen

Time to Market1

Budget2

Kompetenz3

Wie lange brauche ich um eine bestimmte Funktechnologie zu integrieren?

Was kostet mich die Entwicklung, was sind die Produktkostenanteile?

Welche Kompetenzen benötigt man, wie steil ist die Lernkurve, gibt es am Markt externe Unterstützung?

Page 23: Auswahl der richtigen Funktechnologie für IoT-Plattformen · mm1 – ConnectedBusiness Beratung und Umsetzung 4 consulting technology § Experten für Connected Business und digitale

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User Stories sind das Fundament jeder Anforderungsanalyse.

Page 24: Auswahl der richtigen Funktechnologie für IoT-Plattformen · mm1 – ConnectedBusiness Beratung und Umsetzung 4 consulting technology § Experten für Connected Business und digitale

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Gut analysierte und dokumentierte User Stories sind zwingend Voraussetzung für Anforderungsanalyse

• Aus guten User Stories sollten sich die die wesentlichen Anforderungen an die Funktechnologie ableiten lassen.

• Dabei sind vielfältige vertriebs- und produktstrategische Fragen zu beantworten, aus denen sich die technologischen Anforderungen ableiten lassen.

• Fragen wie:

• Geographischer Vertrieb

• Modularer Produktansatz

• Eigenes System oder Interoperabilität mit anderen Plattformen und Produkten

Page 25: Auswahl der richtigen Funktechnologie für IoT-Plattformen · mm1 – ConnectedBusiness Beratung und Umsetzung 4 consulting technology § Experten für Connected Business und digitale

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§ Geringe Datenrate (kleine Datenmenge pro Paket)

§ Vorzugsweise große Reichweite in Gebäuden

§ Hohe Datenrate (HD streaming etc.)

§ Einschaltdauer: 100% beiVerwendung

§ Die Nutzung der etablierten Infrastruktur (WiFi)

§ Kompatibel mit gängigenAusgabegeräten(Sonos, SmartTV, etc.)

§ Geringe Datenrate (kleine Datenmenge pro Paket)

§ Hohe Reichweite für kurze Latenzen

§ Einschaltdauer: vorzugsweise niedrig, so dass die Leitung im Alarm-fall nicht gesperrt wird

§ Vorzugsweise ungestörten Frequenzen (kein WiFi)

§ Redundanz der Übertragung, Überwachung und Alarm beiVerbindungsausfall

Variante 1: Multimedia Streaming

Variante 3: Sicherheitslösung(z.B. Alarm)

Variante 2: Lichtsteuerung

Es gibt keine Standardanforderung - also auch keine Standardlösung

Page 26: Auswahl der richtigen Funktechnologie für IoT-Plattformen · mm1 – ConnectedBusiness Beratung und Umsetzung 4 consulting technology § Experten für Connected Business und digitale

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Anforderungen an die Technologie sind je Produkt und Unternehmen individuell

• Abmaße• Batterielaufzeit• Speichergröße• Reichweite• Geographischer Einsatz• Maximale Datengröße pro

Übertragung• Häufigkeit der Übertragung• Robustheit der

Kommunikation• Sicherheit der

Kommunikation• Funktionale

Applikationsprotokolle• ....

• Kosten der Entwicklung• Kosten der Produktion• Kosten der Bauteile (BOM)• Time-to-Market• Zertifizierungskosten• Lizenz- bzw.

Nutzungskosten• ....

• Interoperabilität• Offenes oder

geschlossenes System• Bekanntheit der

Technologie• Verbreitung der

Technologie• Support durch

Technologielieferanten bzw. Community

• ....

Technologie Kosten Business

Page 27: Auswahl der richtigen Funktechnologie für IoT-Plattformen · mm1 – ConnectedBusiness Beratung und Umsetzung 4 consulting technology § Experten für Connected Business und digitale

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Anforderungen - Technologie

Bewertungskriterium AnforderungTechnologie

Frequenzbänder weltweit Für alle Kernmärkte verfügbar, wenn möglich mit einem Funkchip. Frequenzen können auch regional konfigurierbar sein

Reichweite - Outdoor Min. 75 Meter, wünschenswert 100 Meter (im Produkt verbaut)

Reichweite - Indoor 20 Meter horizontale Ausdehnung (3-4 Wände) und 3-4 Stockwerke in die Höhe (im Produkt verbaut)

Reichweite - Von Indoor nach Outdoor Min. 50 Meter

Energieverbrauch Soll bei durchschnittlichen 48 Übertragungseinheiten am Tag mind. 12 Monate halten.

Netzwerk-Topologie Star bei ausreichender Reichweite, Star mit Repeater oder Mesh (P2P wird ausgeschlossen -> Gateway wird vorausgesetzt)

Datenübertragungsrate Übertragungsrate muss so hoch sein, dass das Firmware Update möglich ist. (min. 100 Kbit/s; am besten mehr)

Nutzdaten pro Paket 30 Bytes reine Nutzdaten

Triggering Energieverbrauch und Antwortzeit müssen Anforderungen entsprechen, dann beides möglich

Antwortzeiten / Latenz Unter 100ms (P2P)

Größe des Moduls 25 x 20 mm komplettes Modul ohne Antenne

Offene Applikationsprofile vorhanden Je mehr nutzbare Applikationsprofile vorhanden sind, desto besser

Page 28: Auswahl der richtigen Funktechnologie für IoT-Plattformen · mm1 – ConnectedBusiness Beratung und Umsetzung 4 consulting technology § Experten für Connected Business und digitale

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Anforderungen – Kosten und Business

Bewertungskriterium AnforderungKosten

KostenRF-Moduls(inkl.MicrocontrollerundAntennenconnectorohneAntenne)

Ziel:2-3€(heutigeKostenkalkulation)

InitialerEntwicklungsaufwand Gateway(EinmaligeEntwicklung,Kostenkönnenhöhersein);Geräte(Kostengeringhalten)

WiederkehrenderImplementierungsaufwand ReferenzdesignsollmitmöglichstwenigAufwandwiederverwendbarsein

Zertifizierungskosten ProduktbezogeneKostenkönnenhöhersein,Mitgliedschaftskostengeringhalten

Business

InteroperabilitätzuDrittenaufProtokollebene

KannzusätzlicheKundennutzengenerieren

Marktpenetration/Verbreitung(#) Wichtig,IndikatorfürMarktakzeptanzundVerlässlichkeit

VerfügbarimMarktseit Seitmind.1-2JahrenmitProduktenaufdemMarkt

QualitätderZertifizierung Wichtig,auchZertifizierungimSinnederAußenwirkung

AbhängigkeitvonLieferanten/Sourcing-Optionen

Secondsource sollteverfügbarsein(nochnichtsoausschlaggebend,aufgrunddergeringenStückzahlen)

Unterstützung,SupportundInformationdurchHerstelleroderDritte*

Wichtig(fürEntwicklung)

ErforderlichesEntwicklungs-know-howundSpezialwissen*

MöglichstgeringeAbhängigkeiten

Page 29: Auswahl der richtigen Funktechnologie für IoT-Plattformen · mm1 – ConnectedBusiness Beratung und Umsetzung 4 consulting technology § Experten für Connected Business und digitale

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Die Vorauswahl der Funktechnologien wird durch die

Vielfalt der Technologien und Ihrer Konzepte erschwert.

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2.4 GHz

5 GHz

Bluetooth

SigFox

868 MHz

IO-homecontrol

RFID

WLAN

IEEE 802.11x

BLE

NFC

WIFI

BidCoS

ULE

KNX-RF

Z-Wave

ZigBee

LoRa

EnOcean

Gigaset Elements

HomeMatic

6LowPAN

IEEE 802.15.4

Die Vielfalt und unscharfe Nutzung der Begriffe erschwert die Auswahl und kann zu Verwirrung führen

Page 31: Auswahl der richtigen Funktechnologie für IoT-Plattformen · mm1 – ConnectedBusiness Beratung und Umsetzung 4 consulting technology § Experten für Connected Business und digitale

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RFID

NFC

Beispiele für unklar verwendete Begriffe im Funkbereich

• RFID ist die Technologie

• NFC ist der Standard für RFID in sehr kurzen Abständen, z.B. MicropaymentISO 14443 / ISO 15693

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HomeMatic

HomeMatic IP

Beispiele für unklar verwendete Begriffe im Funkbereich

BidCoS

• BidCoS ist das Protokoll

• HomeMatic die Marke

• HomeMatic IP die neue Version von BidCoS

Page 33: Auswahl der richtigen Funktechnologie für IoT-Plattformen · mm1 – ConnectedBusiness Beratung und Umsetzung 4 consulting technology § Experten für Connected Business und digitale

IEEE 802.11x

WiFi

WLAN

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• WLAN ist die Art der Topologie

• WiFi ist die Zertifizierung

• IEEE 802.11x der Standard

Beispiele für unklar verwendete Begriffe im Funkbereich

Page 34: Auswahl der richtigen Funktechnologie für IoT-Plattformen · mm1 – ConnectedBusiness Beratung und Umsetzung 4 consulting technology § Experten für Connected Business und digitale

BLE, Bluetooth

Smart, Bluetooth

4.x

Bluetooth

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Beispiele für unklar verwendete Begriffe im Funkbereich

IEEE 802.15.4

• Bluetooth ist der Oberbegriff des Protokolls

• BLE (Bluetooth Low Energy, auch bekannt als Bluetooth Smart) ist eine Protokollvariante

• IEEE 802.15.4 der zugrunde liegende Standard

Page 35: Auswahl der richtigen Funktechnologie für IoT-Plattformen · mm1 – ConnectedBusiness Beratung und Umsetzung 4 consulting technology § Experten für Connected Business und digitale

Gigaset Elements

DECT ULE

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Beispiele für unklar verwendete Begriffe im Funkbereich

DECT

HAN FUN

• DECT ist der Standard für drahtlose Festnetztelefonie

• DECT ULE ist die low power Variante von DECT

• Gigaset Elements die Marke

• HAN FUN ist das Interoperabilitätsprotokoll für ULE

Page 36: Auswahl der richtigen Funktechnologie für IoT-Plattformen · mm1 – ConnectedBusiness Beratung und Umsetzung 4 consulting technology § Experten für Connected Business und digitale

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* OSI = Open System Interconnection

Gerät

IEEE 802.15.4

Zig Bee 3.0 AvailableQ4/2015

(Enthält die folgenden

älteren Standards:

Home Automation, Light Link, Gebäude-

automation , Retail Services, Gesundheits-wesen, Telco

Services)

Z-Wave

Thread

6LoWPAN

WLAN (IEEE

802.11x)

IP...

TCP UDP...

HTTPFTP

HTTPSSMTP

...

Bluetooth Protocol

Stack

Bluetooth Profiles

WifiBluetooth

ZigBee Chips / SoCs

ZigBee Netzwerk-Spezifikation / Netzwerk-Stack

ZigBeeAnwendungsprofile

System / N

etzwerk

PhysikalischMedien, Signal und Binärübertragung

DatenverbindungMAC und LLC (Physikalische

Adressierung)

NetzwerkDie Pfadbestimmung und IP

(logische Adressierung)

TransportEnd-to-End-Verbindungen

und Zuverlässigkeit

SitzungInterhost Communication

PräsentationDatendarstellung und

Verschlüsselung

AnwendungNetzwerkprozess zur

Anwendung

Bits

Frames

Pakete

Segmente

Daten

Daten

Daten

OSI-Modell*

Deep Dive ZigBee: Es gibt nicht DEN ZigBee Standard sondern eine Reihe von Varianten auf allen Ebenen

Page 37: Auswahl der richtigen Funktechnologie für IoT-Plattformen · mm1 – ConnectedBusiness Beratung und Umsetzung 4 consulting technology § Experten für Connected Business und digitale

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ZigBee ApplicationProfiles

Building Automation

Remote Control

Smart Energy

Smart EnergyProfile 2

Health Care

Home Automation

Input Device

Light Link

Retail ServicesTelekom Services

• Verschiedene Profile, die einen bestimmten Satz von obligatorischen und optionalen Befehlen und Informationsdefinitionen enthalten

• Mit ZigBee 3.0, versucht die Allianz den "Profile Zoo" zu harmonisieren. Erwartete Spec in Q4 / 2015

• Selbst ZigBee 3.0 unterstützt nicht alle aktuellen Anwendungsprofile

Die meisten gängigen Protokolle für Smart Home: Home Automation und Light Link

ZigBee Chips / SoCs

ZigBeeNetwork

Specification/ Network

Stack

ZigBeeApplication

Profiles

ZigBee Applikationsprofile fokussieren Industrie- oder Anwendungsbereiche

Page 38: Auswahl der richtigen Funktechnologie für IoT-Plattformen · mm1 – ConnectedBusiness Beratung und Umsetzung 4 consulting technology § Experten für Connected Business und digitale

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• Es gibt verschiedene Netzwerkspezifikationen, die untereinander teilweise nicht kompatibel sind.

• Jede Netzwerk Spezifikation zielt auf einen bestimmten Zweck.

ZigBee Pro ist aktuell die am häufigsten eingesetzte Netzwerk Spezifikation.

ZigBee Network Specifications

ZigBeeRF4CE ZigBee IP ZigBee

ZigBee ZigBee Pro

Point-To-Point Communication

Ipv6 Adressing, 920IP /

ECHONET Lite support, Smart

Energy V2 Focus

Häufigste Spec, Meshing und Unterstützung für mehrere

Anwendungs-profile

Für kleinere Netzwerke(Hundert)

Für größere Netzwerke(Tausend),

Green Power / Energy

Harvestingsupport

Unterstützte Anwendungsprofile :

ZigBee Chips / SoCs

ZigBeeNetwork

Specification/ Network

Stack

ZigBeeApplication

Profiles

• Building Automation• Smart Energy• Health Care• Home Automation• Light Link• Retail Services• Telekom Services

Auch der Netzwerkteil des ZigBee Standards ist nicht einheitlich

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Unterschiedliche ZigBee SoCLieferanten

Texas Instruments

Silicon Labs

Marvell

Freescale

NXP

Atmel

Telink

GreenPeakTechnologies

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• Es gibt verschiedene ZigBee Funkchips und ZigBee-Module

• FunkChip = Nur der Funkteil (Transceiver)• Module = inklusive separatem Mikrocontroller, auf dem

sich die Firmware (Betriebssystem , Netzwerk-Stack und Applikation) befindet und i.d.R. vor-zertifiziert

• Jeder Funkchip und jedes Modul kann sich im Detail der Implementierung unterschiedlich verhalten (unterschiedliches Timing, verschiedene optionale Befehle etc.)

Heute gibt es keinen Standard-Chip oder bekannten Marktführer

ZigBee Chips / SoCs

ZigBeeNetwork

Specification/ Network

Stack

ZigBeeApplication

Profiles

Unterschiedliche Lieferanten von Transceivern und Modulen erschweren die Auswahl

Page 40: Auswahl der richtigen Funktechnologie für IoT-Plattformen · mm1 – ConnectedBusiness Beratung und Umsetzung 4 consulting technology § Experten für Connected Business und digitale

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Die Integration von Funktechnologien in die eigenen

Produkte kann auf mehreren Ebenen erfolgen.

Page 41: Auswahl der richtigen Funktechnologie für IoT-Plattformen · mm1 – ConnectedBusiness Beratung und Umsetzung 4 consulting technology § Experten für Connected Business und digitale

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Basis-kommunika

tion

Generischer Transport

Generisches Protokoll

Anwendung

System

Device

System / N

etwork

PhysikalischMedien, Signal und Binärübertragung

DatenverbindungMAC und LLC (Physikalische

Adressierung)

NetzwerkDie Pfadbestimmung und IP

(logische Adressierung)

TransportEnd-to-End-Verbindungen

und Zuverlässigkeit

SitzungInterhost Communication

PräsentationDatendarstellung und

Verschlüsselung

AnwendungNetzwerkprozess zur

Anwendung

Bits

Frames

Pakete

Segmente

Daten

Daten

Daten

OSI-Modell*

Für die Bewertung der Funktechnologien muss festgelegt werden, auf welcher Ebene integriert werden soll

* OSI = Open System Interconnection

Page 42: Auswahl der richtigen Funktechnologie für IoT-Plattformen · mm1 – ConnectedBusiness Beratung und Umsetzung 4 consulting technology § Experten für Connected Business und digitale

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Basis-kommunika

tion

Generischer Transport

Generisches Protokoll

Anwendung

System

* OSI = Open System Interconnection

Device

System / N

etwork

PhysikalischMedien, Signal und Binärübertragung

DatenverbindungMAC und LLC (Physikalische

Adressierung)

NetzwerkDie Pfadbestimmung und IP

(logische Adressierung)

TransportEnd-to-End-Verbindungen

und Zuverlässigkeit

SitzungInterhost Communication

PräsentationDatendarstellung und

Verschlüsselung

AnwendungNetzwerkprozess zur

Anwendung

Bits

Frames

Pakete

Segmente

Daten

Daten

Daten

OSI-Modell*

Aufwand und Kosten spielen hier eine wesentliche Rolle

Page 43: Auswahl der richtigen Funktechnologie für IoT-Plattformen · mm1 – ConnectedBusiness Beratung und Umsetzung 4 consulting technology § Experten für Connected Business und digitale

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Verschiedene Integrationskonzepte hängen von produktstrategischen Überlegungen ab

• Soll die Funktechnologie in verschiedenen Produkten bei minimalem Aufwand eingesetzt werden?

• Soll ein Produkt bei minimalem Aufwand mit mehreren Funktechnologien ausgestattet werden können?

Page 44: Auswahl der richtigen Funktechnologie für IoT-Plattformen · mm1 – ConnectedBusiness Beratung und Umsetzung 4 consulting technology § Experten für Connected Business und digitale

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Bewertung erfordert Fachwissen und Erfahrung

• Lassen Sie sich bei der Bewertung von erfahrenen Experten unterstützen, der Teufel steckt oft im Detail!

• Verwenden Sie eindeutige Kriterien und Bewertungskriterien.

• Priorisieren und gewichten Sie Ihre Anforderungen.

Page 45: Auswahl der richtigen Funktechnologie für IoT-Plattformen · mm1 – ConnectedBusiness Beratung und Umsetzung 4 consulting technology § Experten für Connected Business und digitale

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Technologie Kosten

Business Ergebnis

Bewertungsergebnisse nach Workshop

Page 46: Auswahl der richtigen Funktechnologie für IoT-Plattformen · mm1 – ConnectedBusiness Beratung und Umsetzung 4 consulting technology § Experten für Connected Business und digitale

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Prototypen mit den favorisierten Technologien helfen bei der Evaluation konkreter Anforderungen

Wenn Sie gedacht haben, es wären jetzt alle relevanten Themen evaluiert liegen Sie falsch!

Bis jetzt wurde nur theoretisch evaluiert.

Papier ist geduldig! Evaluieren Sie in der Praxis. Bauen Sie Prototypen...

... Und zwar möglichst anhand von realen Nutzerszenarien und –bedingungen.

Page 47: Auswahl der richtigen Funktechnologie für IoT-Plattformen · mm1 – ConnectedBusiness Beratung und Umsetzung 4 consulting technology § Experten für Connected Business und digitale

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Theorie und Praxis können sich bei Funktechnologie stark

unterscheiden.

Page 48: Auswahl der richtigen Funktechnologie für IoT-Plattformen · mm1 – ConnectedBusiness Beratung und Umsetzung 4 consulting technology § Experten für Connected Business und digitale

Das Problem mit den Reichweiten – Theorie und Praxis

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Source: http://shop.in-circuit.de (rdiuno Lenoardo)

Sieht so Ihr Endprodukt aus...

Oder doch eher so?

EQ3 Bewegungsmelder innen

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Funkreichweite wird von drei wesentlichen Kriterien definiert

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• Je höher die Frequenz, desto geringer die Ausbreitung à 433 MHz kommt weiter als 868 MHz kommt weiter als 2.4 GHZ etc.

• Je größer die Bandbreite, desto geringer die Reichweite, ein sehr schmalbandiges Signal kommt also immer weiter, allerdings reduziert das auch die Datenrate

• Richtige Auswahl, Design und Positionierung der Hardware auf der Leiterplatte sowie der Antenne à Durch Optimierungen lassen sich hier Reichweiten durchaus verdoppeln

Page 50: Auswahl der richtigen Funktechnologie für IoT-Plattformen · mm1 – ConnectedBusiness Beratung und Umsetzung 4 consulting technology § Experten für Connected Business und digitale

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https://www.ntia.doc.gov/files/ntia/publications/2003-allochrt.pdf

Dies zeigt die Fragmentierung

der Funk-frequenzen . Bitte beachten Sie, dass

dies nur USA darstellt, jedes Land hat eine individuelle

Übersicht! Nur Europa ist via ETSI

teilweise harmonisiert.

Frequenzen sind länderspezifisch und stark fragmentiert

Page 51: Auswahl der richtigen Funktechnologie für IoT-Plattformen · mm1 – ConnectedBusiness Beratung und Umsetzung 4 consulting technology § Experten für Connected Business und digitale

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Frequenzen sind Länderspezifisch und stark fragmentiert

• Jedes Land reguliert seine Funkfrequenzen selbst

• Innerhalb der EU sind viele Frequenzen – aber nicht alle - harmonisiert

• Die einzelnen Frequenzen unterscheiden sich in• Bandbreite• Erlaubter Modulation• Erlaubter Nutzungsdauer (sogenannter Duty Cycle)• Bandbreite• Datenrate• ... und vielem mehr

• Zudem müssen alle Funkprodukte zertifiziert und zugelassen werden

Page 52: Auswahl der richtigen Funktechnologie für IoT-Plattformen · mm1 – ConnectedBusiness Beratung und Umsetzung 4 consulting technology § Experten für Connected Business und digitale

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lokal global

• Je niedriger die Frequenz und je höher die Ausgangsleistung, desto höher die Reichweite

0,1m 10 m 300 m 1000km50 m

NFC/RFID BluetoothSmart (LE)

Z-WaveW-LAN (IP) GSM

LTE

UMTS

Bluetooth

ULEHomematic IP

Reichweite mittels Telco-

Backbone

Direkte Funkreichweite, teilweise durch Hopping / Mesh-Topologie

ZigBee KNX-RF

WiSUNThread

Funktechnologien und Reichweiten

• Funkausbreitung ist stark von Hindernismaterial abhängig (Gipskarton vs. Stahlbeton)

Page 53: Auswahl der richtigen Funktechnologie für IoT-Plattformen · mm1 – ConnectedBusiness Beratung und Umsetzung 4 consulting technology § Experten für Connected Business und digitale

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Durch prototypische Evaluierung können wesentliche Anforderungen an Funk überprüft werden

Page 54: Auswahl der richtigen Funktechnologie für IoT-Plattformen · mm1 – ConnectedBusiness Beratung und Umsetzung 4 consulting technology § Experten für Connected Business und digitale

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Strukturiertes Vorgehen hilft bei der Identifizierung der passenden

Funktechnologie für die Produkt-und Unternehmensstrategie

Page 55: Auswahl der richtigen Funktechnologie für IoT-Plattformen · mm1 – ConnectedBusiness Beratung und Umsetzung 4 consulting technology § Experten für Connected Business und digitale

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Strukturiertes Vorgehen für die Auswahl der optimalen Funktechnologie für IoT Plattformen

• User Stories und Produktstrategie sauber beschreiben1

• Anforderungen aus User Stories und Produktstrategie ableiten2

• Vorselektion von in Frage kommenden Funktechnologien3

• Auswertung aller Ergebnisse und Rückkopplung mit der Produktstrategie6

• Matching der Anforderungen an den selektierten Technologien auf Basis präziser und gewichteter Kriterien

4

• Prototypisierung der wichtigsten Anforderungen in möglichst realen Produkt- und Anwendungsszenarien

5

Gegebenenfalls sind Anpassungen und Wiederholungen notwendig.

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1. Protokoll-Tests: Zertifizierung von z.B. Zigbee oder Z-Wave. Es wird geprüft, ob die vorgegebenen Protokoll-Kommandos korrekt implementiert wurden (keine Alliance-Zertifizierung).

2. Performance-Tests: Überprüfung ausgewählter KPIs, z.B. Reichweite, Latenz, verlorene Pakete, Routing-Verhalten, Verhalten im Fehlerfall, etc.

3. Funktions- & Regressionstests: Überprüfung ob ausgewählte Funktionen (noch) korrekt ausgeführt werden, z.B. Licht-An/aus, Türkontakt auf/zu, etc.)

4. System-Tests: Überprüfung gesamter Systeme „von außen“, z.B. Gesamtperformance bei maximaler Anzahl an Geräten und Schnittstellen-Kommunikation, etc.

Best-in industry test suite/tool für die automatisierte Prüfung und Zertifizierung von

Geräten und Dingen von verschiedenen Anbieternmit spezifischen IoT-Plattformen und / oder lokale oder

mobile Netzwerke

Die mm1 IoT Testsuite und mm1 connected Business Expertise unterstützen Sie bei der Auswahl!

Page 57: Auswahl der richtigen Funktechnologie für IoT-Plattformen · mm1 – ConnectedBusiness Beratung und Umsetzung 4 consulting technology § Experten für Connected Business und digitale

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