Wie senden und empfangen Milliarden von IoT-Geräten Daten und reagieren darauf? Sie stützen sich auf Kommunikationsprotokolle, Standards, Plattformen und Cloud-Infrastrukturen, die dafür sorgen, dass Informationen sicher und effizient zwischen IoT-Systemen übertragen werden. In diesem Teil unserer Reihe „IoT-Grundlagen“ erläutern wir die wichtigsten Technologien und Begriffe rund um die IoT-Kommunikation – von Messaging-Protokollen und APIs bis hin zu Edge-Computing, KI und Datensystemen.
Um einen umfassenderen Überblick über die Funktionsweise des IoT zu erhalten – von Konnektivität und Sicherheit bis hin zu Markteinblicken – laden Sie den Leitfaden „IoT-Grundlagen: Ein Leitfaden zu IoT-Begriffen“ herunter.
Zuletzt aktualisiert: Mai 2026
IoT-Kommunikationsprotokolle legen fest, wie Geräte, Gateways, Plattformen und Anwendungen Daten formatieren, übertragen, empfangen und darauf reagieren.
Die IoT-Kommunikation hängt nicht nur von einer Netzwerkverbindung ab. Geräte, Gateways, Plattformen, Cloud-Dienste, APIs und Datensysteme müssen alle zuverlässig und sicher Informationen austauschen. Zusammen ermöglichen diese Ebenen, Daten von vernetzten Geräten zu erfassen, zu verarbeiten, zu speichern, zu analysieren und bei Bedarf Befehle an die Geräte zurückzusenden.
In vielen IoT-Anwendungen spielen Gateways eine wichtige Rolle als Schnittstelle zwischen Geräten und Cloud-Systemen. Ein Gateway kann Daten von Sensoren, Maschinen und anderen Endpunkten sammeln, zwischen verschiedenen Protokollen übersetzen und Informationen an Cloud-Plattformen oder Unternehmenssysteme weiterleiten. Je nach Anwendungsfall kann ein Gateway ein physisches Gerät, eingebettete Software oder eine virtualisierte Funktion sein.
Auch die Cloud- und Edge-Infrastruktur prägt die Funktionsweise der IoT-Kommunikation. Einige Daten werden zur Speicherung, Analyse, Geräteverwaltung und Integration in Unternehmenssysteme an die Cloud gesendet. Andere Daten werden möglicherweise näher am Gerät, also am Edge, verarbeitet, um die Latenz zu verringern, die Bandbreitennutzung zu begrenzen oder die lokale Entscheidungsfindung zu unterstützen.
Die Auswahl der IoT-Kommunikationsprotokolle richtet sich nach den Anforderungen des Geräts und der Anwendung. Leichte Protokolle wie MQTT, CoAP und LwM2M werden häufig für Geräte mit begrenzten Ressourcen, Sensornetzwerke und groß angelegte Machine-to-Machine-Anwendungen eingesetzt. Andere Protokolle und Architekturen wie AMQP, DDS, Modbus, RESTful-APIs und TCP/IP unterstützen unterschiedliche Anforderungen an die Nachrichtenübermittlung, Interoperabilität, industrielle Kommunikation und den internetbasierten Datenaustausch.
Der geeignete Kommunikationsstack hängt vom jeweiligen Anwendungsfall ab. Ein intelligenter Stromzähler, ein Industriesensor, ein vernetztes Fahrzeug, ein Gerät für das Gesundheitswesen oder eine ferngesteuerte Anlage erfordern jeweils unterschiedliche Kompromisse zwischen Bandbreite, Stromverbrauch, Latenz, Zuverlässigkeit, Sicherheit, Rechenleistung und der Integration in Cloud- oder Unternehmenssysteme.
Die folgenden Begriffe erläutern die wichtigsten Protokolle, Plattformen, Cloud-Konzepte, KI-Technologien und Datenbegriffe, die in der IoT-Kommunikation verwendet werden.
IoT-Systeme nutzen spezielle Protokolle, um den Datenaustausch, die Sicherheit und die Kommunikation zwischen Geräten über verschiedene Netzwerke hinweg zu steuern. Im Folgenden werden die gängigsten IoT-Protokolle und ihre typischen Anwendungsfälle vorgestellt.
Nachrichtenprotokolle legen fest, wie Geräte, Anwendungen und Systeme Nachrichten formatieren, senden, empfangen und weiterleiten. Sie dienen dazu, physische Geräte und Netzwerke mit Anwendungen, Plattformen und Middleware zu verbinden, und spielen daher eine wichtige Rolle für die IoT- und M2M-Kommunikation. Zu den gängigen IoT-Nachrichtenprotokollen zählen MQTT, CoAP, AMQP und DDS.
MQTT ist ein schlankes Publish-Subscribe-Messaging-Protokoll, das zum Datenaustausch zwischen Geräten, Anwendungen und Middleware verwendet wird. Es findet breite Anwendung in IoT- und M2M-Umgebungen, da es speziell für Netzwerke und Geräte mit begrenzten Ressourcen konzipiert ist.
Ein Nachrichtenübermittlungsmodell (das Kernstück von MQTT), bei dem Geräte Nutzdaten zu einem bestimmten „Thema“ „veröffentlichen“ und Server oder andere Geräte dieses Thema „abonnieren“, um die Daten zu empfangen.
CoAP ist ein Protokoll der Anwendungsschicht, das speziell für die Anforderungen von HTTP-basierten IoT-Systemen entwickelt wurde. HTTP bildet die Grundlage der Datenkommunikation im World Wide Web; es ist zwar frei verfügbar und kann von jedem IoT-Gerät genutzt werden, kann jedoch für IoT-Anwendungen einen zu hohen Stromverbrauch verursachen. CoAP hat diese Einschränkung behoben, indem es das HTTP-Modell so angepasst hat, dass es auch in Geräten und Netzwerkumgebungen mit eingeschränkten Ressourcen eingesetzt werden kann.
AMQP ist ein offenes Protokoll auf Anwendungsebene, das für transaktionale Nachrichten zwischen Servern verwendet wird. Zu den Hauptfunktionen gehören das Empfangen und Einreihen von Nachrichten in Warteschlangen, das Speichern von Nachrichten sowie das Herstellen einer Verbindung zwischen Komponenten. Es eignet sich nicht für IoT-Sensorgeräte mit begrenztem Speicherplatz.
DDS ist ein skalierbares IoT-Protokoll, das eine hochwertige Kommunikation im Internet der Dinge ermöglicht. Ähnlich wie MQTT basiert auch DDS auf einem Publisher-Subscriber-Modell. Im Gegensatz zu MQTT ermöglicht DDS einen interoperablen Datenaustausch, der unabhängig von der Hardware und der Softwareplattform ist.
Ein serielles Kommunikationsprotokoll für den Einsatz mit speicherprogrammierbaren Steuerungen (SPS), das zur Verbindung industrieller elektronischer Geräte dient.
Die Internet-Protokollsuite ist das Modell für Computernetzwerke und die Sammlung von Kommunikationsprotokollen, die im Internet und in ähnlichen Computernetzwerken verwendet werden.
Lightweight M2M ist ein Protokoll zur Geräteverwaltung, das speziell für Sensornetzwerke und die Anforderungen einer Machine-to-Machine-Umgebung (M2M) entwickelt wurde.
„Machine Type Communications“ ist ein beschreibender Begriff für die vollautomatische Datengenerierung, den Datenaustausch, die Datenverarbeitung und die Steuerung zwischen intelligenten Maschinen, wobei nur wenig oder gar kein menschliches Eingreifen erforderlich ist.
Künstliche Intelligenz umfasst die Theorie und Entwicklung von Computersystemen, die in der Lage sind, Aufgaben auszuführen, für die normalerweise menschliche Intelligenz erforderlich ist, wie beispielsweise visuelle Wahrnehmung, Spracherkennung und Entscheidungsfindung. KI ermöglicht es Maschinen zudem, aus Erfahrungen zu lernen.
Maschinelles Lernen ist eine Methode der Datenanalyse, die die Erstellung analytischer Modelle automatisiert. Sie basiert auf der Idee, dass Systeme aus Daten lernen, Muster erkennen und Entscheidungen mit minimalem menschlichem Eingriff treffen können.
Eine Methode des maschinellen Lernens, bei der Computern beigebracht wird, anhand von Beispielen zu lernen.
Ein Teilgebiet der Informatik, das sich damit befasst, Computern das Sehen, Erkennen und Verarbeiten von Bildern auf eine Weise zu ermöglichen, die dem menschlichen Sehen ähnelt.
Ein Computersystem, das dem menschlichen Gehirn und Nervensystem nachempfunden ist und Maschinen dabei helfen soll, ähnlich wie Menschen zu denken.
Eine IoT-Plattform ist eine Software-Suite, die Geräte, Netzwerke, Anwendungen und Datensysteme miteinander verbindet. Sie unterstützt die Verwaltung von Kommunikation, Sicherheit, Gerätebetrieb, Datenerfassung und Analytik in einer IoT-Umgebung.
Eine API ist eine Sammlung von Regeln und Werkzeugen, die es Softwareanwendungen, Plattformen und Systemen ermöglicht, Daten sicher und einheitlich auszutauschen oder Funktionen auszulösen.
Southbound-APIs kommunizieren nach unten zu den physischen Geräten/Gateways; Northbound-APIs kommunizieren nach oben zu Unternehmenssoftware, Cloud-Anwendungen oder Datenbanken.
Eine RESTful-API, die auch als RESTful-Webdienst bezeichnet wird, basiert auf der REST-Technologie (Representational State Transfer) – einem Architekturstil und Kommunikationsansatz, der häufig bei der Entwicklung von Webdiensten zum Einsatz kommt.
Das Simple Object Access Protocol (SOAP) ist ein Kommunikationsprotokoll für den Informationsaustausch zwischen verschiedenen Betriebssystemen unter Verwendung der Extensible Markup Language (XML).
APN ist eine obligatorische Gateway-Einstellung, die die Kommunikation zwischen einem Mobilfunknetz und dem Internet umsetzt und dem Gerät eine IP-Adresse zuweist.
Beim Cloud Computing werden über das Internet zugängliche Remote-Server, Speicher und Software-Dienste genutzt, um Daten zu verarbeiten, zu speichern und zu verwalten, ohne dass die gesamte Infrastruktur lokal betrieben werden muss.
Edge-Computing verlagert die Datenverarbeitung und -speicherung näher an das Gerät oder die Datenquelle, wodurch Latenzzeiten verringert, die Bandbreitennutzung begrenzt und die lokale Entscheidungsfindung unterstützt werden.
Fog Computing, auch als Edge Computing oder Fogging bekannt, ist ein von Cisco geprägter Begriff, der die Ausweitung des Cloud Computing bis an den Rand des Unternehmensnetzwerks bezeichnet.
Eine Cloud-Computing-Umgebung, die eine Kombination aus lokalen Systemen, einer privaten Cloud und öffentlichen Cloud-Diensten von Drittanbietern nutzt und eine Orchestrierung zwischen den beiden Plattformen ermöglicht.
Eine bestimmte Art von Computersoftware, die die Low-Level-Steuerung für die spezifische Hardware des Geräts übernimmt. FOTA bezeichnet die Möglichkeit, Firmware drahtlos zu aktualisieren.
Fernübertragung neuer Daten an Geräte. Zu den Unterkategorien gehören FOTA (Firmware), SOTA (Software-Anwendungsebene) und POTA (SIM-Profil).
Bezeichnet Software, deren ursprünglicher Quellcode frei verfügbar ist und die weiterverbreitet oder verändert werden darf.
Peer-to-Peer-Computing oder -Vernetzung ist eine verteilte Anwendungsarchitektur, bei der Aufgaben oder Arbeitslasten auf die Peers aufgeteilt werden. Peers sind gleichberechtigte, gleichwertige Teilnehmer der Anwendung.
Eine Art der Datenflussprogrammierung, bei der Programmschritte miteinander kommunizieren, indem sie Daten über einen bestimmten Kanal übertragen. Die Kanäle werden vom übergeordneten System verwaltet, sodass sich die verbundenen Komponenten ganz auf die Verarbeitung der Eingaben und die Erzeugung von Ausgaben konzentrieren können.
Java ist eine universell einsetzbare Programmiersprache. JSON (JavaScript Object Notation) ist ein schlankes, textbasiertes Datenformat, das zur Strukturierung und zum Austausch von Daten zwischen Systemen verwendet wird.
Datenmengen, die so groß sind, dass herkömmliche Technologien ihre Übertragung oder Analyse nicht bewältigen können. Bestimmte IoT-Technologien sind auf die Verarbeitung und Übertragung von Big Data spezialisiert, da dies als Schlüssel zum Ziel großer Unternehmen angesehen wird, ihre Effizienz zu maximieren.
Beschreibt eine Vielzahl von Strategien zur Aufbereitung von Datensätzen, damit diese genau das liefern, was ein Nutzer oder eine Gruppe von Nutzern benötigt, ohne dabei andere Daten zu enthalten, die sich möglicherweise wiederholen, irrelevant oder sogar sensibel sind.
Ein „Data Janitor“ ist eine Person, die große Mengen an Big Data aufbereitet und zu Informationen verdichtet, auf deren Grundlage Unternehmen Maßnahmen ergreifen können.
Ein Ansatz zur Unternehmensführung, bei dem Entscheidungen, die durch nachprüfbare Daten untermauert werden können, einen hohen Stellenwert haben.
Ein Open-Source-Framework für verteilte Verarbeitung, das die Datenverarbeitung und -speicherung für Big-Data-Anwendungen verwaltet, die in Clustersystemen ausgeführt werden.
Eine wachsende Liste von Datensätzen, sogenannten Blöcken, die mithilfe von Kryptografie miteinander verknüpft sind. Für den Einsatz als verteiltes Hauptbuch wird eine Blockchain in der Regel von einem Peer-to-Peer-Netzwerk verwaltet, dessen Teilnehmer gemeinsam ein Protokoll für die Kommunikation zwischen den Knoten und die Validierung neuer Blöcke befolgen.
Die Integration von Rechenleistung in Alltagsgegenstände, damit diese effektiv kommunizieren und nützliche Aufgaben ausführen können, ohne dass der Endnutzer dabei in nennenswertem Umfang mit Computern interagieren muss.
Ein Computersystem zur Erfassung, Analyse und Steuerung von Echtzeitdaten.
Verwaltete IoT-Konnektivität für Unternehmen, die marktübergreifend tätig sind und groß angelegte Implementierungen betreiben, mit integrierter Betriebsüberwachung und Lebenszyklus-Unterstützung.
Weltweite Fahrzeugvernetzung mit integrierter Compliance und Unterstützung für softwaredefinierte Fahrzeuge, die Automobilherstellern dabei hilft, vernetzte Dienste in großem Maßstab bereitzustellen.