Das praktische Internet der Dinge (IoT) | Corning

Es gibt eine große Anzahl von Netztechnologien, die von IoT-Anbietern unterstützt werden. IoT-Hersteller bieten die beste Netzwerktechnologie für ihre Systeme an – vom Ethernet-Kabel bis hin zu einem drahtlosen Low-Power Wide Area (LPWA)-Service. Da sich die IoT-Geräte letztendlich mit einer konkreten Anwendung verbinden, wird der Datenverkehr von den IoT-Geräten über ein IP-Netzwerk, entweder privat oder über das Internet, zu Servern im Rechenzentrum des Unternehmens oder in einen Cloud-Service wie Amazon AWS oder Microsoft Azure geleitet. 

Für jeden Netzwerktyp ist eine Planung erforderlich, um die Anforderungen an die IoT-Konnektivität zu verstehen. 

Bei der Planung und Budgetierung für das IoT sollte das Unternehmen, das den Service einführt, alle Aufwendungen einplanen, die für die Bereitstellung des Services erforderlich sind. Auf der Grundlage von Netzbewertungen der Zielnetze werden die zusätzlichen Anforderungen an das Budget für die Netzverbesserung entwickelt. 

Anmerkungen zum Netzwerkdesign:

• Kabelgebundenes Ethernet könnte separate Ethernet-Switches erforderlich machen, wenn die IoT-Geräte nicht verwaltet werden oder mit einem externen Cloud-Service verbunden sind.
• Für das WiFi könnte eine andere SSID und ein anderes als das gegenwärtig verwendete Authentifizierungsverfahren notwendig sein 
• Für eine verbesserte WiFi-Netzabdeckung könnten zusätzliche Zugangsknoten erforderlich sein, was eine technische Begutachtung notwendig macht
• Um die Netzabdeckung zu gewährleisten, könnte eine Überprüfung der Mobilfunkabdeckung auf dem Service-Provider/Frequenzband des IoT-Geräts im gesamten Unternehmen erforderlich sein.
• Beim Mobilfunk-IoT wird die Netzabdeckung und die Unterstützung des Narrow Band NB-IoT-Protokolls durch die installierte Basisstation, die das Signal im Innenbereich unterstützt, überprüft.
• Vor der Installation eines Low Power Wide Area Netzwerks (LPWAN) ist es ratsam, eine Testverbindung herzustellen, um die Verfügbarkeit sicherzustellen. IoT kann die Zielvorgaben des IT-Netzwerks beeinflussen.

Für viele Unternehmen bietet die architektonische Konvergenz vieler physischer Netzwerke auf einzelne logische Netzwerksegmente, die sich das gleiche physische Netzwerk teilen, wirtschaftliche Vorteile; allerdings ist jedes Netzwerksegment nicht mit anderen Segmenten verbunden oder sich deren Existenz bewusst. Dieser Entwicklungstrend führt dazu, dass eine enorme Menge an Glasfaserkabeln stärker an den Rand von Netzwerken gezogen wird, um diese "fasertiefe" Strategie zu ermöglichen. Wie und wo das IoT wirksam eingesetzt wird, kann sich auf die Implementierungskosten auswirken. Bitte beachten Sie, dass wir hier Netzwerk-Slices verwendet haben, da es sich um einen neu entstandenen Begriff in 5G handelt, der das logische Netzwerk beschreibt.

Gewerblich-industrielle IoT-Anwendungen in Fertigungs- und Vertriebszentren gelten als erfolgsentscheidendes Element. In diesen beiden Anwendungsbereichen ist das Bestreben groß, drahtbasierte Verkabelungen bei Robotern, speicherprogrammierbaren Steuerungen (SPS/PLC) und anderen vernetzten Fertigungsanlagen durch drahtlose Dienste zu ersetzen.

Drahtlose Verbindungen würden flexible Konfigurationen der Förderbänder innerhalb eines Logistikzentrums ermöglichen, die heute noch über drahtgebundene Steuerungsnetzwerke verfügen. Der Warenaustausch in Hochgeschwindigkeit ist sehr zeitkritisch und erfordert ein hohes Maß an Netzwerkgarantien, wie sie LTE/5G bietet. Mobilfunk bietet termingebundene Reaktionen, fairen Zugang und Kontrollen der Servicequalität.

Drahtlose Systeme ermöglichen eine flexible Konfiguration, bei der die Produktionsstraße neu konfiguriert werden kann, ohne dass verkabelte Steuerungsnetzwerke neustrukturiert werden müssen. Bei Industrierobotern, die ständig in Bewegung sind und deren Steuerleitungen verschleißen, können Ausfallzeiten durch den Einsatz von LTE/5G reduziert werden.

Weil Ausfallzeiten in all diesen Situationen kostspielig sind, wird die Verkabelung durch privates LTE oder 5G ersetzt. Private LTE/5G-Netzwerke sind so konzipiert, dass sie berechenbar sind und keine öffentlichen Mobilfunknetze verwenden, da das Unternehmen ein umfassendes End-to-End-Management benötigt. Bei der Konzeption von IoT-Netzen für diese Anwendungen zeichnet sich das private LTE/5G-Netz durch Redundanz in Schlüsselbereichen, eine gut strukturierte Abdeckung der gesamten Betriebsanlagen und die erforderliche Kapazität zur Erfüllung der Anforderungen aus.

In den gerade erwähnten Industriebereichen wird das IoT vom Unternehmen verwaltet. Für andere Anwendungen verfügt das Unternehmen über IoT-Geräte, die über das gesamte Unternehmen verteilt sind und eine Verbindung zu einem Cloud-Service herstellen, in den sich das Unternehmen einloggen kann. In diesen Fällen besteht keine Management-Verantwortung für den Service, aber es muss sichergestellt werden, dass eine geeignete Netzabdeckung vorhanden ist, um IoT-Geräte überall im Unternehmen zu unterstützen.

Ein Beispiel: In einem Krankenhaus oder auf einem medizinischen Campus kann jedes medizinische Gerät über ein eingebautes drahtloses Modul zur Lokalisierung und Übertragung von Patientendaten verfügen. In vielen Fällen kommen WiFi-Netzwerke zum Einsatz. Geräte, die unter freiem Himmel benutzt werden oder Ersthelfer begleiten, setzen auf Mobilfunk. In all diesen Fällen wird das IoT intern verwaltet, um die Datenschutzbestimmungen für Patientendaten gemäß dem "Health Insurance Portability and Accountability Act (HIPAA)" zu gewährleisten.

Nicht eigenverwaltetes IoT kann eine Bedrohung für Unternehmen darstellen, wenn das Unternehmensnetzwerk genutzt wird, um sich mit dem unterstützenden Cloud-Service zu verbinden. 

Einige Negativbeispiele: 

• 2014 wurden über 100.000 Kühlschränke gehackt, um eine Bot-Armee zu bilden (Quelle: The Hacker News). 
• 140.000 Sicherheitskameras und Digitalrekorder wurden 2016 gehackt, um eine Bot-Armee zu bilden (Quelle: Security Ledger)

All diese Geräte waren hinter DSL-Modems angeordnet, aber sie wurden dennoch gehackt. Stellen Sie sich vor, sie wären im Unternehmensnetzwerk installiert und mit dem Bot Army Command/Control Server verbunden. Was könnte in diesen Fällen Ihrem Unternehmensnetzwerks zustoßen?

Die beste Methode für alle Geräte, die nicht aktiv von der Unternehmens-IT verwaltet werden: Gewähren Sie ihnen niemals Zugang zum Unternehmensnetzwerk. Dies kann mit Ethernet-VLANs und mehreren WiFi-SSIDs geschehen, um mehrere logische Netzwerk-Slices zu erzeugen, die sich das gleiche physische Netzwerk teilen.

In Hochsicherheits-Unternehmen könnte die Netzwerkrichtlinie die Einrichtung eines Netzwerk-Slice für IoT außer Kraft setzen und die Einrichtung eines parallelen physischen Netzwerks erfordern, um eine vollständige Trennung zu gewährleisten".

In den Vereinigten Staaten hat die FCC (Federal Communications Commission), eine unabhängige Fernmeldebehörde der US-Regierung, eine revolutionäre Methode für Unternehmen entwickelt, um auf das Mobilfunkspektrum zuzugreifen: der Citizens Broadband Radio Service (CBRS). CBRS stellt 150 MHz Funkspektrum zur Verfügung, das von jedermann genutzt werden kann. Die CBRS-fähige Infrastruktur beansprucht Funkfrequenzen von einem Cloud-Service zur Nutzung durch das Unternehmen. Diese Zugangsmethode ermöglicht es Unternehmen, ihr eigenes privates LTE in einem Gebäude oder einem räumlichen Gebiet aufzubauen, ohne einen gemieteten Zugang zu Funkfrequenzen von einem Dienstanbieter auszuhandeln. Privates LTE und gegebenenfalls privates 5G bieten alle Vorteile einer sicheren und unternehmenswichtigen Kommunikation und ermöglichen dem Unternehmen gleichzeitig die vollständige Kontrolle, die in industriellen IoT-Nutzungsfällen erforderlich ist.

CBRS steht in den USA kurz vor der Einführung, und es wird erwartet, dass in den nächsten Jahren die meisten Smartphones und IoT-Geräte mit CBRS-fähigen Funkgeräten ausgestattet sein werden. Viele Unternehmen planen bereits heute die Einführung von CBRS. Mehr Informationen unter cbrsalliance.org

Die Flut von IoT-Geräten und Dienstleistungen wird die schrittweise Erweiterung und Kapazitätssteigerung bestehender Netzwerke und gegebenenfalls die Schaffung getrennter IoT-Overlay-Netzwerke vorantreiben. Die zuständigen IT-Teams in den Unternehmen und ihre Systemintegratoren müssen sich auf die Einführung dieser IoT-Geräte und -Netzwerke einstellen und diese planen. Eine Vielzahl von IoT-Anwendungen kann auf fast jede Art von drahtgebundener und drahtloser Konnektivität zugreifen.

Erfolgsentscheidende bzw. geschäftskritische IoT-Anwendungen werden aufgrund ihrer Bedeutung von der Geschäftssparte erstellt und betrieben und eröffnen neue Karrierechancen für IT-Mitarbeiter in Unternehmen. Es ist eine "ground floor opportunity", eine vorteilhafte Einstiegsmöglichkeit, schon früh an dieser wichtigen Transformation beteiligt zu sein.

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