Was genau schlägt die Ambient IoT Alliance vor, und warum ist das wichtig?

Die Ankunft Umwelt-IoT und die Ambient IoT Alliance Es verändert die Art und Weise, wie wir physische Objekte mit digitalen Plattformen verbinden. Wir bewegen uns von kabelgebundenen oder batteriebetriebenen Sensoren hin zu einer neuen Gerätegeneration, die Energie aus der Umgebung nutzt, fast so, als würden sie permanent in der Luft „schweben“.

In diesem Zusammenhang ist die Die Ambient IoT Alliance (AIoTA) Es entstand als globale, branchenübergreifende Allianz mit dem Ziel, Ordnung zu schaffen, Standards zu koordinieren und die breite Einführung dieser Technologie zu beschleunigen. Dahinter stehen Branchenriesen wie Atmosic, Infineon Technologies, Intel, PepsiCo, Qualcomm, VusionGroup und Wiliot, die alle ein starkes Interesse daran haben, dass die nächste Generation des IoT skalierbar, nachhaltig und vor allem interoperabel ist.

Was genau schlägt die Ambient IoT Alliance vor?

Der zentrale Vorschlag der AIoTA ist zur Förderung eines offenen, harmonisierten und auf mehreren Standards basierenden Ökosystems für batterielose IoT-Geräte im Umweltbereich. Die eigene Mission lässt sich wie folgt zusammenfassen: „Beschleunigung und Unterstützung der Entwicklung eines offenen, harmonisierten und aufeinander abgestimmten Multi-Standard-Ökosystems“, das Hersteller, Zulieferer, Integratoren, Betreiber und Endnutzer vereint.

Um dies zu erreichen, beabsichtigt das Bündnis Folgendes: Standardisierungsbemühungen koordinieren mit wichtigen Organisationen wie 3GPP, IEEE, Bluetooth SIG und anderen relevanten Foren. Die Idee ist, dass Ambient-IoT-Tags und -Sensoren dieselbe Sprache sprechen, mit bereits bestehenden Netzwerken (5G Advanced, Bluetooth Low Energy, Wi-Fi/IEEE 802.11bp, NB-IoT, LTE-M usw.) funktionieren und die Fragmentierung vermeiden, die frühere IoT-Wellen behindert hat.

Eine weitere Säule ihres Vorschlags ist Ermöglichung von „nahezu infrastrukturfreien“ BereitstellungenDas AIoTA fördert eine Architektur, in der Geräte durch Funkenergie, Licht oder Wärme aus der Umgebung mit Energie versorgt werden und bestehende Infrastrukturen nutzen (WLAN-RouterMobiltelefone, Bluetooth-Zugangspunkte, 5G-Basisstationen) als Kommunikationsgateways, wodurch dedizierte Gateways und Verkabelung minimiert werden.

Darüber hinaus zielt die Allianz darauf ab, das wirtschaftliche und soziale Potenzial des Umwelt-IoT aufzuzeigen durch End-to-End-Anwendungsfälle: Pilotversuche in Lieferketten, Logistik, Einzelhandel, Gesundheitswesen oder Smart Cities, die zeigen, dass die Technologie im großen Maßstab funktioniert, zuverlässig ist und tatsächlich Kosteneinsparungen, Rückverfolgbarkeit und Nachhaltigkeit bringt.

Ihr Fahrplan beinhaltet auch die Fahrt nach Sicherheits-, Datenschutz- und Zertifizierungsrahmen angepasst an diese neue Art von Geräten, die über sehr begrenzte Energie- und Rechenressourcen verfügen, aber Vorschriften wie die Funkanlagenrichtlinie oder den Cyber ​​Resilience Act in Europa erfüllen müssen.

Was ist Umwelt-IoT und wodurch unterscheidet es sich von anderen?

Der Aufruf Ambient Internet der Dinge Es handelt sich um eine Weiterentwicklung des klassischen IoT und von Technologien wie RFID. Es umfasst Geräte, die primär mit Energie versorgt werden durch Nutzung von Umgebungsenergie: Radiowellen, Licht, Vibrationen, Bewegung, Wärme oder andere geeignete Energiequellen, damit sie ohne herkömmliche Batterien oder mit einer Autonomie von Jahren funktionieren können.

Der große Unterschied im Vergleich zum traditionellen IoT besteht darin, dass Diese Sensoren arbeiten autonom und unauffällig.Diese Sensoren sind in der Umgebung und in Alltagsgegenständen integriert: Verpackungen, Kleidung, Paletten, Behälter, Haushaltsgeräte oder sogar Medikamentenfläschchen. Da sie keinen häufigen Batteriewechsel benötigen, können sie nahezu überall angebracht werden, ohne dass dabei nennenswerte Kosten und Wartungsaufwand entstehen.

Das Konzept des umweltbezogenen IoT war offiziell von 3GPP im Jahr 2023 geprägtSeit Ende 2022 gewinnt es in der Technologiebranche zunehmend an Bedeutung. Es baut auf jahrzehntelanger Erfahrung mit NB-IoT, LTE-M, passiver RFID und Bluetooth Low Energy auf, geht aber einen Schritt weiter, indem es Energy Harvesting standardmäßig integriert und neue Standards wie IEEE 802.11bp sowie die Definition von Ambient-IoT-Geräten in 5G Advanced Release 19 einbezieht.

Dank dieses Ansatzes wird das umweltbezogene IoT Es fügt sich fast unsichtbar in die Landschaft ein.Die Sensoren sind dafür zuständig, Standort, Temperatur, Luftfeuchtigkeit oder andere Parameter zu erfassen, einen Teil dieser Daten vor Ort zu verarbeiten und nur das Notwendige an die Cloud oder lokale Systeme zu übertragen, wodurch ein hoher Energieverbrauch vermieden und Latenz und Datenschutz verbessert werden.

Die direkte Folge ist ein wesentlich höhere Skalierbarkeit und geringere UmweltauswirkungenWir sprechen nicht mehr von Millionen von Geräten, sondern von Hunderten von Milliarden oder gar Billionen – etwas, das unvorstellbar wäre, wenn Batterien manuell gewechselt werden müssten. Dies ist entscheidend für die globale Logistik, Smart Cities, Präzisionslandwirtschaft und die Industrie, wo die Dichte der zu überwachenden Objekte enorm ist.

Unsichtbare Umgebungsintelligenz: Wann kommt KI ins Spiel?

Basierend auf dem Umwelt-IoT, dem sogenannten Unsichtbare Umgebungsintelligenz (IAI)Es handelt sich dabei lediglich um die Kombination dieser energieautarken Sensoren mit künstlicher Intelligenz und allgegenwärtigem Computing. Der Clou dabei ist, dass alles im Hintergrund abläuft: Das System erfasst, analysiert und reagiert, ohne dass eine explizite Benutzerinteraktion erforderlich ist.

In diesem Modell werden die von den Ambient IoT-Tags und -Knoten erfassten Daten verarbeitet in lokale Geräte oder Edge-Computing-PlattformenHierbei erkennen Algorithmen des maschinellen Lernens Muster, antizipieren Ereignisse und lösen automatische Reaktionen aus. Logistikrouten werden optimiert, Klimaanlagen reguliert, der Stadtverkehr angepasst und Maschinenausfälle ohne menschliches Eingreifen vorhergesehen.

Diese IAI basiert auf folgenden Prinzipien: Ubiquitäres Computing und UmweltenergieDadurch kann Intelligenz buchstäblich überall eingebettet werden: in Supermarktregalen, Kühlhäusern, Straßenlaternen, Lieferfahrzeugen, medizinischen Geräten oder sogar in Funktionskleidung.

Das praktische Ergebnis ist, dass wir von rein reaktiven Systemen zu prädiktive und adaptive LösungenIn einer Industrieanlage können beispielsweise Umgebungs-IoT-Sensoren Temperaturschwankungen oder ungewöhnliche Vibrationen erkennen und in Kombination mit KI-Modellen Komponentenausfälle vorhersagen. In einer Stadt können sie Beleuchtung und Verkehr an den tatsächlichen Personen- und Fahrzeugverkehr anpassen.

Darüber hinaus dient die enorme Datenmenge, die von diesen Umweltnetzwerken generiert wird, als perfekter Treibstoff für fortschrittliche KI-Modelleeinschließlich großer Sprachmodelle ähnlich wie ChatGPTEs ist in der Lage, physikalische Informationen in Echtzeit mit prädiktiven Analysen abzugleichen und sowohl Unternehmen als auch Endnutzern Empfehlungen zu geben.

Standards und Protokolle, die das Umwelt-IoT ermöglichen

Damit dieses gesamte Ökosystem funktionieren kann, setzt sich AIoTA eindeutig dafür ein, ein Rahmenwerk gut abgestimmter StandardsEs geht nicht darum, das Rad neu zu erfinden, sondern darum, das bereits Vorhandene zu integrieren und die fehlenden Teile hinzuzufügen, um den Betrieb mit minimalem Energieaufwand rentabel zu gestalten.

Im Bereich der zellularen Niedrigenergienetze, 3GPP spielt eine SchlüsselrolleTechnologien wie NB-IoT (Narrowband IoT) ermöglichen Kommunikation mit sehr geringer Bandbreite, eine große Reichweite – sogar in Innenräumen und schwer zugänglichen Bereichen – und einen extrem niedrigen Energieverbrauch, ideal für Sensoren, die nur kleine Datenpakete senden.

Für seinen Teil, LTE-M bietet mehr Bandbreite, geringere Latenz und Unterstützung für Mobilität und Sprache.Daher eignet es sich für Ambient-IoT-Szenarien, in denen etwas intensivere Daten oder bewegliche Geräte benötigt werden, wie z. B. Fahrzeugflotten, Transportcontainer oder tragbare Geräte.

In der Welt der lokalen Netzwerke und Kurzstreckennetze, IEEE und Bluetooth SIG sind grundlegendDer IEEE-802.11bp-Standard definiert Modifikationen der Wi-Fi-MAC- und PHY-Schichten, um Stationen zu unterstützen, die ausschließlich mit Energie aus dem Netz betrieben werden, sowohl im Sub-GHz- als auch im 2,4-GHz-Band. Bluetooth Low Energy (BLE) wird bereits häufig für energiesparende Beacons und Tags eingesetzt und wird ebenfalls in dieses neue Paradigma integriert.

Wir dürfen das Erbe nicht vergessen Passive RFID- und Auto-ID-TechnologienDie Erfahrungen mit preiswerten, batterielosen Tags zur Massenidentifizierung dienten als Grundlage für die Entwicklung der neuen Ambient IoT-Tags, die noch einen Schritt weiter gehen, indem sie Sensorfunktionen, ressourcenschonende Rechenleistung und aktive oder Rückstreuübertragung hinzufügen.

In den Anwendungsschichten werden leichtgewichtige Protokolle wie beispielsweise MQTT und CoAP ermöglichen einen effizienten Transport Daten werden von ressourcenbeschränkten Geräten an Cloud-Plattformen oder Edge-Systeme übertragen. Ziel ist es, den Energieverbrauch für die Kommunikation zu minimieren, der in der Regel den größten Anteil der Batterielast im herkömmlichen IoT ausmacht.

Konkrete Beispiele: von Wiliot bis zum europäischen Projekt Ambient-6G

Ein wegweisendes Beispiel für diesen Ansatz ist das Unternehmen Willot, der sich seit Jahren mit Ambient-IoT-Etiketten beschäftigt. Etwa so groß wie eine Briefmarke. Ihre sogenannten IoT-Pixel sind kleine, flexible Platinen, die einen winzigen Computer, Antennen und Schaltkreise enthalten, die in der Lage sind, Energie aus den Funkwellen in der Umgebung zu gewinnen (Wi-Fi, Bluetooth, 4G/5G…).

Diese Tags unterscheiden sich von klassischen Bluetooth-Beacons, Sie können Datenpakete ohne Batterie oder externe Stromversorgung übertragen.Die Technologie erfasst Parameter wie Temperatur, ungefähren Standort oder Füllstand eines Behälters. Während der Pandemie integrierte Wiliot diese Technologie in einzelne Ampullen von Pfizer-Impfstoffen, um Temperatur, Volumen und Verdünnung in Echtzeit zu überwachen.

Auf europäischer Ebene das Projekt Ambient-6G geht noch einen Schritt weiter Ziel ist die Entwicklung energieautarker Endgeräte (ENDs), die sich über zukünftige 6G-Netze mit extrem niedrigem Stromverbrauch mit dem Internet der Dinge (IoT) verbinden können. Die Idee ist, dass diese Geräte Umgebungsenergie gewinnen oder drahtlos genügend Energie empfangen, um jahrzehntelang autonom zu funktionieren.

Das Ambient-6G-Konsortium, unter der Führung von IMEC und mit Beteiligung von Telefónica sowie Unternehmen aus Finnland, Frankreich, Griechenland, Belgien, Spanien und Österreich, strebt Folgendes an: entwerfen, Prototyp erstellen, validieren und standardisieren sowohl die Hardware und Software dieser Endgeräte als auch die 6G-Netzwerkinfrastruktur, die sie bedienen wird.

Zu seinen Zielen gehört die Entwicklung fortschrittliche Energiegewinnungs- und -managementmoduleEs werden Rückstreuverfahren und energieeffiziente aktive drahtlose Kommunikationstechnologien sowie eine noch effizientere 6G-Weitverkehrsnetztechnologie als die derzeitigen Optionen vorgeschlagen. Zudem soll verteiltes maschinelles Lernen integriert werden, um Netzwerk- und Geräteressourcen zu verwalten und Daten lokal entlang des gesamten Kontinuums von Cloud über Edge bis hin zu Endgeräten zu verarbeiten.

All dies basiert auf einer überzeugenden Prämisse: Die Versorgung von Hunderten Milliarden IoT-Geräten mit austauschbaren Batterien ist nicht nachhaltig. Aufgrund der Kosten, der Umweltbelastung und der Sicherheitsrisiken wird das umweltfreundliche IoT genau als Alternative präsentiert, um den Berg an Batterien und die damit verbundenen enormen Wartungskosten zu vermeiden.

Anwendungsbereiche in der Lieferkette, Logistik und im Einzelhandel

Eines der Anwendungsgebiete, in denen das Potenzial des Umwelt-IoT am deutlichsten sichtbar wird, ist das Lieferkette und globale LogistikSelbstversorgende Sensoren, die an Produkten, Kartons, Paletten oder Containern angebracht sind, ermöglichen eine lückenlose Nachverfolgbarkeit vom Ursprung bis zum Verkaufsort oder bis zum Zuhause des Verbrauchers.

In Branchen wie der Lebensmittel- oder Pharmaindustrie können diese Kennzeichnungen Temperatur und Luftfeuchtigkeit kontinuierlich überwachenDas System gewährleistet die Einhaltung der Kühlkette und die Nichtüberschreitung bestimmter Risikoschwellenwerte. Im Falle einer Abweichung kann es frühzeitig warnen und so Verluste in Millionenhöhe oder Gesundheits- und Sicherheitsrisiken verhindern.

Ambient-IoT-Etiketten erleichtern es ebenfalls. Detaillierte Rückverfolgbarkeit in EchtzeitIm Gegensatz zu passiven RFID-Systemen, die nur reagieren, wenn sie sich in der Nähe eines Lesegeräts befinden, können diese Lösungen ihren Status kontinuierlich oder periodisch senden, selbst wenn sich der Container mitten im Ozean befindet und die Daten nur lokal speichern kann, um sie nach Wiederherstellung der Empfangsreichweite erneut zu senden.

Ein weiterer wichtiger Bereich ist der/die/das Betrugs- und FälschungspräventionSensoren, die unbefugtes Öffnen, plötzliche Temperaturänderungen oder Manipulationen erkennen, ermöglichen die Identifizierung möglicher Ladungsveränderungen, was für hochwertige Medikamente, Luxusprodukte oder empfindliche Elektronik von entscheidender Bedeutung ist.

Im Einzelhandel nutzen Unternehmen wie die VusionGroup bereits ihre Dienste. vernetzte elektronische Regaletiketten Diejenigen, die von diesen Technologien profitieren, können Preise in Echtzeit aktualisieren, feststellen, ob Produkte im Regal fehlen, Umgebungsbedingungen messen und all diese Informationen an Managementsysteme senden, um den Lagerbestand zu optimieren, Bruch zu verhindern und Abfall zu reduzieren.

Auswirkungen auf intelligente Städte und städtische Umgebungen

Im urbanen Umfeld etabliert sich das Umwelt-IoT als Schlüsselkomponente von Smart CitiesUnauffällige, energieautarke Sensoren, die über die ganze Stadt verteilt sind, werden eingesetzt, um die Luftqualität, den Lärmpegel, die Parkplatzbelegung, den Zustand der Infrastruktur sowie den Energieverbrauch von Gebäuden und Beleuchtung zu messen.

Dank dieser Daten, kombiniert mit KI-Algorithmen, ist es möglich Optimieren Sie den Verkehr durch Anpassung von Ampeln und Routen., die Umgestaltung des öffentlichen Nahverkehrs, die Reduzierung von Verkehrsstaus und Emissionen oder die frühzeitige Erkennung von Gebieten mit hoher Umweltbelastung, um präventive Maßnahmen zu ergreifen.

Im Energiesektor wird der Einsatz von Umgebungs-IoT-Sensoren in Beleuchtungskörpern und Klimaanlagen Es ermöglicht Ihnen, die Beleuchtung und den Einsatz von Heizung oder Klimaanlage an die tatsächliche Anwesenheit von Personen, das natürliche Licht oder die Wetterbedingungen anzupassen und so den Energieverbrauch deutlich zu reduzieren.

Diese gesamte Umwelterfassung hat auch eine relevante soziale Komponente: Es liefert objektive und kontinuierliche Daten die öffentliche Politik in den Bereichen Mobilität, Gesundheit oder Nachhaltigkeit unterstützen kann und die Tür für innovative Dienstleistungen für die Bürger öffnet, von Anwendungen, die Routen mit besserer Luftqualität empfehlen, bis hin zu Mobilitätsassistenzsystemen für ältere oder behinderte Menschen.

Das AIoTA rechnet mit einem massiven Einsatz dieser Lösungsarten in Einzelhandel, intelligente Städte, Logistik und Gesundheitswesen In den kommenden Jahren, wenn sich Standards stärker etablieren, sinken die Kosten für die Kennzeichnung, und das industrielle Ökosystem rund um die Technologie konsolidiert sich zunehmend.

Herausforderungen: Energie, Interoperabilität, Sicherheit und Datenschutz

Trotz seines enormen Potenzials steht die großflächige Einführung des Umwelt-IoT vor Herausforderungen. erhebliche technische, betriebliche und regulatorische HerausforderungenAIoTA selbst erkennt an, dass koordiniertes Handeln notwendig ist, um das Ökosystem wirklich funktionsfähig und sicher zu machen.

Zunächst einmal gibt es die Herausforderung der Sammlung und effizientes Management von UmweltenergieEs genügt nicht, ein wenig Energie aus Radiowellen oder Licht zu gewinnen; sie muss auf äußerst optimierte Weise gespeichert, verwaltet und genutzt werden, damit Geräte erfassen, verarbeiten und kommunizieren können, ohne ihre Reserven zu erschöpfen.

La Interoperabilität zwischen Geräten und Plattformen Dies ist ein weiterer entscheidender Bereich. Angesichts der vielen Akteure (Chiphersteller, Etikettenentwickler, Systemintegratoren, Netzbetreiber, Cloud-Anbieter usw.) ist das Risiko der Entstehung inkompatibler Datensilos hoch. Daher ist die Arbeit der AIoTA bei der Koordinierung von Standards und Best Practices von großer Bedeutung.

Im Hinblick auf Sicherheit und Datenschutz wirft das Umwelt-IoT folgende Fragen auf: noch größere Herausforderungen als das traditionelle IoTDer massive und flächendeckende Einsatz von Sensoren vergrößert die Angriffsfläche und vervielfacht potenzielle Schwachstellen. Beispielsweise wurden folgende Schwachstellen festgestellt: kritische Schwachstellen von V16-Beacons.

Dennoch gibt es Vorschriften wie die Funkanlagenrichtlinie und Cyberresilienzgesetz In der Europäischen Union gelten strenge Cybersicherheitsanforderungen für alle vernetzten Produkte. Dies erfordert die Entwicklung spezifischer Schutzlösungen für das Ambient-IoT, die ressourcenschonend, robust und mit intermittierendem und aus eigener Energie gewonnenem Betrieb kompatibel sind.

Schließlich gibt es noch Probleme mit Daten-Governance und NutzervertrauenDie Erfahrungen des letzten Jahrzehnts haben gezeigt, dass sich das IoT nicht vollständig durchsetzen kann, wenn die Geräte als aufdringlich oder unsicher wahrgenommen werden. AIoTA selbst betont, dass Sicherheit und Datenschutz von Anfang an Designvoraussetzungen sein müssen und nicht erst im Nachhinein berücksichtigt werden dürfen.

Die Ambient IoT Alliance stellt sich kurz gesagt eine Zukunft vor, in der Alltägliche Gegenstände aller Art werden in der Lage sein, ohne Abhängigkeit von Einwegbatterien mit Netzwerken und der Cloud zu kommunizieren.Die Bereitstellung kontinuierlicher Daten zur Speisung von Systemen der künstlichen Intelligenz, die in der Lage sind, Abfall zu reduzieren, die Transparenz von Lieferketten zu verbessern, die Nachhaltigkeit zu stärken und sowohl Industrie als auch Menschen personalisierte Dienstleistungen anzubieten, vorausgesetzt, die Industrie ist in der Lage, die mit dieser stillen Revolution einhergehenden Herausforderungen in den Bereichen Energie, Interoperabilität und Cybersicherheit gemeinsam zu lösen.

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Webseite zur Anzeige der Karte mit aktiven und kürzlich gemeldeten V16-Funkfeuern in Spanien

Holger

Leidenschaftlicher Autor über die Welt der Bytes und der Technologie im Allgemeinen. Ich liebe es, mein Wissen durch Schreiben zu teilen, und genau das werde ich in diesem Blog tun und Ihnen die interessantesten Dinge über Gadgets, Software, Hardware, technologische Trends und mehr zeigen. Mein Ziel ist es, Ihnen dabei zu helfen, sich auf einfache und unterhaltsame Weise in der digitalen Welt zurechtzufinden.