Internet der Dinge (eBook)

Geräte verbinden für eine intelligentere Zukunft

Fouad Sabry (Autor)

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2025 | 1. Auflage
216 Seiten
Eine Milliarde Sachkundig [German] (Verlag)
978-0-00-069513-0 (ISBN)

Infos

Das 'Internet der Dinge' untersucht, wie vernetzte Geräte Branchen revolutionieren, den Alltag verbessern und Innovationen vorantreiben. Dieses Buch ist eine wichtige Ressource für Fachleute, Studenten und Enthusiasten und bietet einen umfassenden Leitfaden zum Verständnis des riesigen Bereichs des IoT aus der Perspektive der Robotikwissenschaft. Egal, ob Sie im Ingenieurwesen oder in der Datenwissenschaft tätig sind oder einfach nur von der Zukunft intelligenter Technologien fasziniert sind, dieses Buch wird Ihr Wissen und Ihre Fähigkeiten erweitern.

Internet der Dinge-Stellt das Konzept des IoT vor und erklärt seine Grundlagen und sein Wachstum in der modernen Technologie.

Heimautomatisierung-Untersucht die Integration des IoT in Wohnräume und hebt die Vorteile der Automatisierung für Komfort und Effizienz hervor.

Drahtloses Sensornetzwerk-Untersucht die Rolle drahtloser Sensoren in IoT-Systemen und ermöglicht die Erfassung und Analyse von Daten in Echtzeit.

Gegenseitige Authentifizierung-Konzentriert sich auf die Sicherung von IoT-Netzwerken durch gegenseitige Authentifizierungsprotokolle, um Vertrauen und Datenschutz zu gewährleisten.

Lineare Netzwerkcodierung-Erklärt die Optimierung der Datenübertragung in IoT-Netzwerken durch lineare Netzwerkcodierungstechniken.

Edge Computing-Bespricht die Rolle von Edge Computing im IoT, das eine Datenverarbeitung näher an Geräten ermöglicht und so schnellere und effizientere Abläufe ermöglicht.

Drahtloses Ad-hoc-Netzwerk-Behandelt dezentrale IoT-Netzwerkkonfigurationen, die Kommunikation ohne feste Infrastruktur unterstützen.

Intelligenter Wandler-Liefert Einblicke in intelligente Wandler, Geräte, die physische Daten in digitale Signale für IoT-Systeme umwandeln.

Web of Things-Erforscht die Schnittstelle zwischen IoT und dem Web und ermöglicht eine bessere Integration und Kommunikation zwischen Plattformen.

Body Area Network-Konzentriert sich auf IoT-Anwendungen im Gesundheitswesen, insbesondere tragbare Geräte zur Überwachung der persönlichen Gesundheit.

Fog Computing-Stellt Fog Computing als Erweiterung von Edge Computing vor und verbessert die IoT-Funktionen durch lokalisierte Datenverarbeitung.

Lowpower Wide Area Network-Hebt die Rolle von LPWANs bei der Kommunikation mit großer Reichweite und geringem Energieverbrauch innerhalb von IoT-Netzwerken hervor.

Time Slotted Channel Hopping-Bespricht die Verwendung von Timeslotted Channel Hopping in IoT-Netzwerken zur Reduzierung von Interferenzen und Verbesserung der Zuverlässigkeit.

LoRa-Behandelt die LoRa-Technologie, einen Schlüsselfaktor für IoT-Systeme, da sie eine Kommunikation mit großer Reichweite und geringem Stromverbrauch ermöglicht.

Industrielles Internet der Dinge-Untersucht IoT-Anwendungen in Branchen wie der Fertigung, wo vernetzte Geräte Produktivität und Innovation vorantreiben.

Unterseeisches Internet der Dinge-Befasst sich mit IoT-Bereitstellungen unter Wasser, die Überwachung und Steuerung in Unterwasserumgebungen ermöglichen.

Internet der militärischen Dinge-Befasst sich mit IoT in militärischen Anwendungen, wo Datenkonnektivität und Entscheidungsfindung in Echtzeit entscheidend sind.

Luftgestützte Basisstation-Bespricht die Verwendung von IoT in Luftgestützten Basisstationen, die die Kommunikation und Datenerfassung aus der Luft unterstützen.

Internet der Fahrzeuge-Befasst sich damit, wie IoT intelligente Fahrzeuge ermöglicht und den Transport mit Echtzeitdaten und Automatisierung revolutioniert.

IoT-Forensik-Befasst sich mit dem aufstrebenden Bereich der IoT-Forensik, der Gewährleistung der Sicherheit und der Untersuchung von Datenlecks in IoT-Netzwerken.

Internet der musikalischen Dinge-Befasst sich mit der Rolle des IoT in der Musikindustrie und verbindet Instrumente und Geräte für neue kreative Möglichkeiten.

Textauszug

Kapitel 2 : Hausautomation

Die Gebäudeautomation für ein Zuhause wird als Hausautomation oder Domotik bezeichnet. Hausautomationssysteme dienen der Überwachung und/oder Steuerung verschiedener Aspekte eines Hauses, einschließlich der Beleuchtung, des Klimas, der Unterhaltungssysteme und der im Haus enthaltenen Geräte. Zutrittskontroll- und Alarmsysteme sind zwei Beispiele für andere Arten der Haussicherheit, die einbezogen werden können.

Wenn wir von einem "intelligenten Haus" sprechen, beziehen wir uns auf Hausautomationsgeräte, die mit dem Internet verbunden sind. Der Begriff "Heimautomatisierung" bezieht sich auf eine umfassendere Kategorie, die nicht nur Geräte mit Internetverbindung umfasst, sondern auch alle Geräte, die mithilfe von drahtlosen Funkwellen überwacht oder gesteuert werden können. Im Kontext des Internets der Dinge (oft als "IoT" abgekürzt) sind Heimsensoren und Aktivierungsgeräte ein wesentlicher Bestandteil, wenn sie mit dem Internet verbunden sind.

In der Regel verbindet ein Hausautomationssystem gesteuerte Geräte mit einem zentralen Hub für Smart-Home-Technologie, der in einigen Fällen auch als "Gateway" bezeichnet wird. An der Wand montierte Terminals, Tablet- oder Desktop-Computer, eine Mobiltelefonanwendung oder eine Weboberfläche, die auch außerhalb des Standorts über das Internet zugänglich sein kann, sind Beispiele für Benutzeroberflächen, die zur Steuerung des Systems verwendet werden können.

Zu Beginn der Heimautomatisierung waren Maschinen im Einsatz, die Arbeit sparten. Haushaltsgeräte, die autark waren und entweder mit Strom oder Gas betrieben wurden, wurden in den 1900er Jahren durch die Einführung der elektrischen Energieverteilung realisierbar. Dies führte zur Entwicklung von Waschmaschinen (1904), Warmwasserbereitern (1889), Gefrierschränken (1913), Nähmaschinen, Geschirrspülern und Wäschetrocknern.

Die erste Netzwerktechnologie für die Heimautomatisierung, die für den breiten Einsatz konzipiert war, hieß X10 und wurde 1975 entwickelt. Dieses Protokoll wird für die Kommunikation elektronischer Geräte untereinander verwendet. Elektrische Energieübertragungskabel sind die primäre Methode, die für Signal- und Steuerungszwecke verwendet wird. Die Signale, die übertragen werden, beinhalten schnelle Ausbrüche digitaler Daten, die mit Hochfrequenz übertragen werden, und es ist nach wie vor die am weitesten verbreitete Methode.

Laut einer von ABI durchgeführten Studie wurden im Geschäftsjahr 2012 in den Vereinigten Staaten 1,5 Millionen Hausautomationssysteme installiert.

Es wird erwartet, dass bis Ende 2018 mehr als 45 Millionen Smart-Home-Geräte in Haushalten in den Vereinigten Staaten eingesetzt werden, wie das Forschungsunternehmen Statista mitteilt.

Das französische Wort "domotics" ist eine Zusammenziehung aus dem lateinischen Wort für ein Haus, das "domus" ist, und dem englischen Wort "robotics". Im Zusammenhang mit dem Begriff "Smart Home" bezieht sich der Begriff "smart" auf das Bewusstsein des Systems über den Status seiner Geräte. Dieses Bewusstsein wird durch die Nutzung des Protokolls der Informations- und Kommunikationstechnologien (IKT) und des Internets der Dinge (IoT) erreicht.

Die Automatisierung im Haushalt ist in einer Vielzahl von Bereichen alltäglich, darunter die folgenden:

Laut einer Studie von Microsoft Research aus dem Jahr 2011 kann die Heimautomatisierung mit hohen Betriebskosten, einem Mangel an Flexibilität für die miteinander verbundenen Geräte und einem Mangel an Verwaltbarkeit verbunden sein. Ingenieure berücksichtigen eine Reihe von Aspekten, wenn sie ein Hausautomationssystem bauen und entwickeln. Zu diesen Aspekten gehören die Skalierbarkeit, der Grad der Überwachung und Steuerung der Geräte, der Komfort, mit dem der Benutzer das System installieren und verwenden kann, Kosten, Geschwindigkeit, Sicherheit und die Fähigkeit, Probleme zu erkennen. Nach den Erkenntnissen von iControl legen die Verbraucher mehr Wert auf die Einfachheit der Bedienung als auf technologische Innovation. Trotz der Tatsache, dass die Verbraucher anerkennen, dass neue vernetzte Geräte einen unübertroffenen Coolness-Faktor haben, sind sie noch nicht bereit, diese Geräte in ihren eigenen vier Wänden zu verwenden.

In der Vergangenheit wurden Systeme als vollständige Systeme angeboten, was bedeutet, dass sich der Verbraucher für das gesamte System, einschließlich der Benutzeroberfläche, des Kommunikationsprotokolls, des zentralen Hubs und der Hardware, auf einen einzigen Anbieter verlässt. Auf der anderen Seite gibt es heute offene Hardware und Open-Source-Softwaresysteme, die anstelle von proprietärer Ausrüstung oder in Verbindung mit vorhandener Hardware verwendet werden können. Der Arduino und der Raspberry Pi sind zwei Beispiele für Unterhaltungselektronik, die online und in den meisten Geschäften, die Elektronik verkaufen, frei zugänglich sind. Viele dieser Systeme sind in der Lage, sich mit dieser Unterhaltungselektronik zu verbinden. Darüber hinaus werden Heimautomatisierungsgeräte zunehmend über Bluetooth mit Mobiltelefonen verbunden, was dem Kunden mehr Anpassungsmöglichkeiten und niedrigere Gesamtkosten ermöglicht.

In der Heimautomatisierungsbranche mangelt es an technischen Standards und die Plattformfragmentierung ist da, d. h. in einer Situation, in der die Vielfalt der Heimautomatisierungsgeräte, sowohl in Bezug auf Hardwarevariationen als auch auf Unterschiede in der Software, die auf ihnen läuft, es schwierig macht, Anwendungen zu entwickeln, die in verschiedenen Technologieökosystemen, die inkonsistent miteinander übereinstimmen, konsistent funktionieren. Wenn es um das Internet der Dinge (IoT) geht, können Kunden zögern, auf proprietäre Software- oder Hardwaregeräte zu setzen, die proprietäre Protokolle verwenden, die veraltet oder schwer zu konfigurieren und miteinander zu verbinden sind.

Es ist möglich, dass die Art von Heimautomatisierungsgeräten auch ein Problem für die Sicherheit, die Datensicherheit und den Datenschutz darstellt. Dies liegt daran, dass Korrekturen für Probleme, die im Kernbetriebssystem erkannt wurden, häufig nicht bei den Benutzern älterer und kostengünstigerer Geräte ankommen. Die Unfähigkeit der Anbieter, Patches und Upgrades für ältere Geräte bereitzustellen, macht nach den Ergebnissen einer Gruppe von Forschern mehr als 87 Prozent der aktiven Geräte anfällig für Schwachstellen.

Eine Reihe von Mietern, die von Vermietern mieten, die sich entschieden haben, ihre Häuser mit Smart-Home-Technologie auszustatten, haben ihre Bedenken geäußert. Die Sicherheit von Türpasswörtern, die vom Vermieter aufbewahrt werden, die potenzielle Verletzung der Privatsphäre, die mit der Verknüpfung von Smart-Home-Technologie mit Heimnetzwerken einhergeht, und schwache drahtlose Verbindungen, die die Tür oder das Gerät unbrauchbar oder unpraktisch machen, sind einige der Bedenken, die in diese Kategorie fallen.

Darüber hinaus wurden von Forschern Benutzerstudien durchgeführt, um die Hindernisse zu ermitteln, die Kunden haben, wenn sie versuchen, Heimautomatisierungsgeräte oder -systeme in ihre täglichen Aufgaben zu integrieren. Eines der wichtigsten Dinge, die ich gelernt habe, war, dass die Verbraucher "Plug-and-Play"-Lösungen gegenüber komplizierteren Setups bevorzugen. Dies ist eine der wichtigsten Erkenntnisse, die ich daraus gewonnen habe. Den Ergebnissen einer Studie zufolge gab es erhebliche Lücken in den mentalen Modellen, die von den Benutzern gebildet wurden, die die Funktionsweise der Geräte verstehen. Die Ergebnisse zeigten insbesondere, dass es eine große Verwirrung über den Speicherort der von intelligenten Geräten gesammelten Daten und die Art und Weise gab, wie sie verwendet wurden. Eine der Teilnehmerinnen glaubte beispielsweise, dass ihr iPad sich direkt mit dem intelligenten Licht verbinden und es anweisen könnte, sich entweder aus- oder einzuschalten. Dies war bei der smarten Lichtkonfiguration der Fall. Genauer gesagt ist das iPad für die Übertragung eines Signals an das Cloud-System verantwortlich, das das Unternehmen einsetzt (insbesondere die Hue Bridge), das das Signal dann direkt an das Gerät überträgt.

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass sich diese Branche noch in der Entwicklung befindet und sich die Eigenschaften jedes Gadgets ständig ändern. In der Zeit, in der diejenigen, die im Bereich der Technologie arbeiten, daran arbeiten, Sicherheitsprotokolle zu entwickeln, die sicherer, einfacher und standardisierter sind, müssen die Verbraucher auch mehr darüber erfahren, wie diese Geräte funktionieren und welche Auswirkungen es haben kann, wenn sie in ihren Häusern platziert werden. Derzeit wird die Expansion dieses Sektors nicht nur durch den technologischen Fortschritt eingeschränkt, sondern auch durch die Fähigkeit des Benutzers, Vertrauen in ein Gerät zu haben und es erfolgreich in seine Routineaktivitäten zu integrieren.

Der Einsatz von Hausautomation kann zur Entwicklung von Energiesparstrategien führen, die sowohl effektiver als auch intelligenter sind. Durch die Integration von Informations- und Kommunikationstechnologien (IKT) mit erneuerbaren Energiesystemen wie Solar- oder Windkraft können Häuser selbst entscheiden, ob sie Energie speichern oder für ein bestimmtes Gerät verwenden möchten. Dies führt insgesamt zu positiven Auswirkungen auf die Umwelt sowie zu niedrigeren Stromrechnungen für die Verbraucher, die das System nutzen. Forscher haben vorgeschlagen, Daten von Sensoren zu verwenden, die die Verbraucheraktivitäten im Haushalt überwachen, um Kundenbedürfnisse vorherzusagen und diese Bedürfnisse mit dem Energieverbrauch in Einklang zu bringen. Dies würde es ihnen ermöglichen, ihr Ziel zu...

Produkt-Details

• Erscheint lt. Verlag: 2.1.2025
• Übersetzer: Daniel Hueber
• Sprache: deutsch
• Themenwelt: Technik ► Maschinenbau
• ISBN-10: 0-00-069513-0 / 0000695130
• ISBN-13: 978-0-00-069513-0 / 9780000695130