Eine Studie von Beecham Research hat ergeben, dass 75 % der IoT-Projekte aus unterschiedlichen Gründen scheitern. Die Hauptursache hierfür ist die Unterschätzung von Komplexität und Kosten, die mit der sicheren Kommunikation zur und von der Cloud über eine Mobilfunkverbindung verbunden sind.

Im Rahmen der jüngsten Beecham-Umfrage gaben alle Befragten an, dass die Konnektivität, d. h. Abdeckung, Zuverlässigkeit, Bandbreite und Latenzzeit, eine große technische Herausforderung darstellt. Die Ursache des Problems entsteht bereits in einem frühen Stadium, wenn ein Entwickler mit dem Bau eines funktionierenden Prototyps beauftragt wird.

Der Arbeitsablauf und seine Tücken

Angenommen, es gibt einen guten Business Case für die Entwicklung einer batteriebetriebenen Applikation zur Überwachung der Luftqualität, die in ganz Europa und Nordamerika verkauft werden soll. In der Anfangsphase der Entwicklung könnten verschiedene IoT Boards mit einem entsprechenden Sensor verbunden werden. In der Regel wird zunächst WLAN verwendet (im Labor) und dann ein Mobilfunkmodul für Prüfungen und Demonstrationen im Feld hinzugefügt. Nach der Integration des Mobilfunkmoduls kann ein Entwickler sehr einfach eine SIM-Karte eines lokalen Netzwerkbetreibers beschaffen und einen Datentarif nutzen, der möglicherweise über eine persönliche Kreditkarte abgerechnet wird.

An dieser Stelle schleichen sich einige kritische Fehler in das Projekt ein, wobei der größte Fehler die Nutzung einer IP-Verbindung über das Mobilfunknetz ist. Bei der Entwicklung der Firmware muss der Entwickler eine sichere Verbindung zwischen dem Gerät und der Cloud über das Mobilfunknetz sicherstellen. Wenn sich der Entwickler nicht für eine effiziente Kommunikationslösung wie MQTT Anywhere von u-blox entschieden hat, muss er nun die Sicherheit mit TLS umsetzen, wobei 10-mal mehr Daten als die eigentliche Nutzdatenmenge übertragen werden. Beim Einsatz einer solchen Lösung in einer größeren Produktionsumgebung fallen hohe Betriebskosten an. Zudem ist der Einsatz einer Batterie extrem ineffizient, da das Gerät 5x länger braucht, um eine sichere Netzwerkverbindung herzustellen.

Bei tausenden von Geräten, die eine Verbindung zu einer Cloud-Applikation herstellen, türmen sich die Probleme in der Regel weiter auf. Die Entwickler von Geräten/Firmware haben nicht immer die Erfahrung, Cloud-Server so zu optimieren, dass sie die von einer wachsenden Anzahl von Geräten empfangenen Daten effizient verarbeiten können. Dies kann zu einem weiteren Engpass und unnötigen Kosten in der gesamten Lösung führen.

Einer der größten Fehler, der zum Ausfall von Projekten führt, ist jedoch die Annahme, dass die für den Bau eines lokalen Prototyps gewählte Mobilfunkkomponente (und das Modem) auch für die Produktionsversion geeignet ist. In unserem Szenario zur Überwachung der Luftqualität sind die Endkunden in ganz Europa und Nordamerika ansässig. Die Mobilfunk-Netzbetreiber werben damit, dass sich Low-Power-Wide-Area-Mobilfunkmodems ideal für diese Arten von Applikationen eignen; Sie haben sicher schon von NB-IoT und Cat1-M-Mobilfunktechniken gehört. Nehmen wir an, wir wählen ein NB-IoT-Modem für unser Projekt und entwickeln es im Vereinigten Königreich. In diesem Fall kann der Entwickler höchstwahrscheinlich (beispielsweise) eine Vodafone-SIM verwenden und eine Verbindung zum NB-IoT-Netzwerk von Vodafone herstellen; sobald das Gerät mit dieser SIM-Karte jedoch nach Nordamerika geschickt wird, wird es nicht funktionieren, da NB-IoT in der Region nicht unterstützt wird und Vodafone bei geeigneter Funkabdeckung möglicherweise keine SIM-Roaming-Vereinbarung mit diesen Mobilfunkbetreibern abgeschlossen hat. Hier besteht ein echter Flickenteppich an Problemen: Welche Funknetzarten sind in welchen Ländern verfügbar und welche Modems/SIMs sollte ein Kunde für kommerzielle Zwecke wählen? Die Antwort ist nicht einfach, denn es gibt kein Patentrezept. Dank der Erfahrung von u-blox in diesem Markt (sowohl bei der Entwicklung von Mobilfunkmodems als auch beim Betrieb von IoT-Diensten) gibt es jedoch eine ziemlich gute Lösung, die eine wesentlich höhere Erfolgsquote von Projekten gewährleistet, wenn sie bereits zu Beginn der Entwicklung eingeführt wird. In Zusammenarbeit mit MikroE hat u-blox das MQTT Anywhere Click Kit eingeführt.

Ein Development Kit erleichtert die Arbeit

Was ist das, und wie lässt sich damit das Projektrisiko mindern? Vereinfacht gesagt, können Entwickler mit diesem Kit ein universelles, skalierbares IoT-Kommunikations-Backend nutzen, mit dem sich alle oben erwähnten zellularen Komplexitäten vermeiden lassen. Das Kit bietet Entwicklern die Möglichkeit, ein Sensor-Projekt mit der Cloud zu verbinden und darauf zu vertrauen, dass der Aspekt der „zellularen Middleware“ des Projekts von Anfang an kostengünstig skaliert werden kann, wenn der Prototyp in die Produktion gehen soll. Das Kit ist der Schlüssel zum Erfolg und macht folgende Arbeiten überflüssig:

• Schreiben von robustem, benutzerdefiniertem Kommunikationscode für Geräte und Sensoren
• Evaluierung verschiedener einfacher Kommunikationsprotokolle
• Entscheidung, welche mobilen Netzwerke verwendet werden sollen und welche Trägersysteme die richtige Wahl für die Zielländer sind, in denen der Betrieb erfolgen soll
• Entwicklung einer Daten- und Verkehrsverwaltung in der Cloud, die überwacht werden muss und Betriebskosten verursacht

Der Dienst ist so konzipiert, dass er alle in der Beecham-Studie aufgezeigten Probleme beseitigt und höhere Erfolgsquoten für IoT-Projekte möglich macht.