Bis vor kurzem gab es kaum Fälle, in denen die Entscheidung zwischen WLAN und Mobilfunkverbindung schwierig war. WLAN war die beste Wahl für lokale Anwendungen mit hohen Geschwindigkeitsanforderungen, während sich der Mobilfunk perfekt für die globale Vernetzung eignete – insbesondere für Objekte in Bewegung. Doch mit den Fortschritten im Bereich der Mobilfunkverbindungen in den letzten Jahren ist die Entscheidung, welche der beiden Optionen genutzt werden soll, weitaus weniger eindeutig geworden.
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Die wichtigsten Aspekte, die bei der Einrichtung eines IoT-Systems zu berücksichtigen sind, hängen tatsächlich davon ab, wie es genutzt werden soll.
Vor diesem Hintergrund lässt sich die Frage, ob Mobilfunknetze oder WLAN für das Internet der Dinge (IoT) besser geeignet sind, in fünf wesentliche Aspekte unterteilen:
Vor der Einführungvon 4G/LTE-Netzen war dieser Vergleich noch einfach: WLAN-Netzwerke waren deutlich schneller als Mobilfunknetze. Mit dem Aufkommen von 4G und nun 5G schließt sich die Geschwindigkeitslücke zwischen beiden jedoch rasch. Zwar erreichen 4G-Mobilfunknetze technisch gesehen mit einer Höchstgeschwindigkeit von rund 1000 Mbit/s die gleiche Geschwindigkeit wie viele WLAN-Verbindungen, doch müssen Faktoren wie die technologische Infrastruktur, Störungen und die Anzahl der Geräte im Netzwerk berücksichtigt werden.
Die technologische Infrastruktur ist die Hardware, aus der sich das lokale Netzwerk zusammensetzt, und sie gilt sowohl für die mobile Konnektivität als auch für WLAN, allerdings auf unterschiedliche Weise. Bei einer WLAN-Verbindung wird die Geschwindigkeit durch die maximale Geschwindigkeit des lokalen Breitband-Internets sowie durch die maximale Geschwindigkeit des Routers begrenzt. Bei einem Mobilfunknetz hängt die Geschwindigkeit von der Leistungsfähigkeit der Sendemasten und Sender in der Umgebung ab. Nehmen wir als IoT-Beispiel eine Fabrik, die IoT-basierte Überwachung ihrer Lieferketten einsetzt. Befindet sich die Fabrik an einem abgelegenen Standort, verfügt aber über einen nahegelegenen Mobilfunkmast, wäre 4G oder 5G deutlich schneller. Befindet sie sich hingegen in einer Stadt mit höherer Internetgeschwindigkeit, könnte WLAN eine gute Option sein. In städtischen Gebieten sind Mobilfunknetze in der Regel besser ausgebaut und verfügen über eine umfangreichere Infrastruktur als in ländlichen Gebieten; dazu gehören auch mehr Mobilfunkmasten, was hohe Internetgeschwindigkeiten ermöglicht. Im Gegensatz dazu basieren WLAN-Netzwerke auf einem einzigen Zugangspunkt, der in der Regel von einem Privathaushalt oder einem Unternehmen bereitgestellt wird, und deren Reichweite ist auf die unmittelbare Umgebung dieses Zugangspunkts beschränkt.
Auf den ersten Blick mag es so aussehen, als läge bei der Beeinträchtigung durch andere Signale ein Kopf-an-Kopf-Rennen zwischen Mobilfunk und WLAN vor. Letztendlich hat der Mobilfunk jedoch aufgrund der Stärke der Mobilfunksignale die Nase vorn. Ein WLAN-Signal wird oft durch Wände, Türen oder Geräte wie Mikrowellen, die höhere Frequenzen aussenden, abgeschirmt. Mobilfunknetze sind jedoch so konzipiert, dass sie sowohl in Innenräumen als auch im Freien und über viel größere Entfernungen funktionieren. Kurz gesagt bedeutet dies, dass oft eine ungehinderte Verbindung zwischen einem Gerät und einem WLAN-Router bestehen muss, um die hohen Geschwindigkeiten des WLANs nutzen zu können. Beim Mobilfunk spielen Störungen hingegen eine geringere Rolle.
Zwar kann ein typisches WLAN-Heimnetzwerk technisch gesehen rund 250 Geräte unterstützen, doch schon bei der gleichzeitigen Nutzung von mehr als drei oder vier Geräten kommt es zu Einschränkungen bei der Verbindungsgeschwindigkeit. Die Mobilfunkverbindung hingegen ist darauf ausgelegt, eine große Anzahl von Geräten zu unterstützen, ohne dass die Geschwindigkeit darunter leidet, da sie ein breiteres System nutzt, das von einem Netz aus Sendemasten bereitgestellt wird.
Das erforderliche Sicherheitsniveau hängt weitgehend davon ab, für welche Zwecke die IoT-Geräte eingesetzt werden sollen. Zwar möchte niemand von einem Hacker gestört werden, doch sind bestimmte Arten von IoT-Anwendern wesentlich anfälliger als andere. Medizintechnik, Bankwesen und Verkehr sind allesamt Bereiche, in denen Eingriffe durch böswillige Akteure verheerende Auswirkungen haben könnten. Sowohl WLAN- als auch Mobilfunknetze verfügen über integrierte Sicherheitsmaßnahmen, doch die Technologie der mobilen Konnektivität geht weit über ein einfaches Passwort oder eine Zwei-Faktor-Authentifizierung hinaus.
Alle Signale, die über ein Mobilfunknetz übertragen werden, sind verschlüsselt. Nach dem Empfang von Eingabedaten verschlüsselt das IoT-Gerät die Daten vor der Übertragung, woraufhin das empfangende Gerät sie wieder entschlüsselt. Sollte also ein Signal aus einem Mobilfunknetz von einem böswilligen Dritten abgefangen werden, wäre es für jeden, der nicht über die Fähigkeit zur Entschlüsselung verfügt, nicht zu entziffern. Da Hacker in der Regel den Weg des geringsten Widerstands wählen, stellt der Bedarf an Entschlüsselungstechnologie eine massive Abschreckung dar.
Zwar sind WLAN-Netzwerke oft durch Passwörter und sogar Zwei-Faktor-Authentifizierungssysteme geschützt, doch die Daten selbst werden selten verschlüsselt. Tatsächlich hätte jemand, der die Firewalls eines WLAN-Netzwerks überwinden könnte, Zugriff auf alle Daten und Funktionen des Systems. Aus diesem Grund ist es nicht ungewöhnlich, dass von Hackerangriffen auf Universitäten oder Einrichtungen des Gesundheitswesens berichtet wird, da diese Institutionen häufig über private WLAN-Netzwerke verfügen, die für die Übertragung größerer Dateien genutzt werden.
Ein weiterer wichtiger Aspekt in Bezug auf die Sicherheit ist, dass Mobilfunkverträge mit geschultem Sicherheitspersonal beim Netzbetreiber einhergehen. Diese Experten sind in der Lage, die Ursachen von Netzwerkangriffen aufzuspüren und schnell darauf zu reagieren. In einem WLAN-Netzwerk liegt es an jedem Einzelnen, entweder Experten für Cybersicherheit zu beauftragen, um einer Bedrohung entgegenzuwirken, oder sich selbst darum zu kümmern.
Während WLAN in begrenzten Räumen oft Vorteile hinsichtlich Geschwindigkeit und Datendurchsatz bietet, haben Mobilfunknetze einen klaren Vorteil hinsichtlich der Reichweite. Dies liegt zum Teil an den Frequenzen, die von beiden Technologien genutzt werden. WLAN nutzt höhere Frequenzen, die von 2,5 GHz bis hin zu neueren 6-GHz-Systemen reichen. Dies ermöglicht die Übertragung großer Datenmengen über das Netzwerk, allerdings nur in einem relativ kleinen geografischen Bereich. Die maximale Reichweite eines durchschnittlichen 2,5-GHz-Routers beträgt weniger als 100 m, bei höheren GHz-Frequenzen ist sie sogar noch geringer.
Das funktioniert also gut für ein IoT-Netzwerk, das sich auf ein einzelnes Gebäude beschränkt, wirft jedoch Probleme auf, wenn es um eine flächendeckende Versorgung geht. Es gibt WLAN-Repeater-Netzwerke, mit denen sich die Reichweite eines WLAN-Signals auf fast 20 km erhöhen lässt, doch dies ist für die Netzbetreiber mit hohen Kosten und einem hohen Installationsaufwand verbunden.
Mobilfunknetze hingegen nutzen sowohl hohe als auch niedrige Frequenzen, wobei die niedrigen Frequenzen eine wesentlich größere Reichweite haben. Dies geht jedoch zu Lasten des Datendurchsatzes, der bisher deutlich geringer war als bei WLAN-Netzwerken. Mit den 4G- und 5G-Netzen steigen die Geschwindigkeiten nun jedoch allmählich an.
Betrachtet man die tatsächlichen Entfernungen, so beträgt die durchschnittliche Reichweite eines Mobilfunkmasts in nicht-städtischem Gebiet etwa 21 km. Im Gegensatz zu WLAN-Netzwerken ist es jedoch nicht Aufgabe des Einzelnen, die Infrastruktur für die Netzabdeckung bereitzustellen. Mobilfunkmasten sind an den meisten Orten, an denen ein IoT-Gerät benötigt würde, bereits weit verbreitet.
Betrachtet man die Frage der Komplexität bei Mobilfunk im Vergleich zu WLAN, scheint es auf den ersten Blick ein Unentschieden zu sein. Mobilfunktarife können mitunter komplizierte Bestimmungen und Vereinbarungen enthalten, während WLAN-Installationen vor Ort deutlich mehr Kabel, Geräte und Hardware erfordern.
In einem kleinen Anwendungsfall wie beispielsweise einer Privatwohnung wäre WLAN wahrscheinlich weitaus unkomplizierter, da es lediglich darum geht, einen Router anzuschließen und ein paar Geräte anzumelden. Sobald man es jedoch mit mehr als zehn oder fünfzehn Geräten zu tun hat, wird der Aufwand für die Hardware und die Einrichtung, der erforderlich ist, um ein stabiles WLAN-Netzwerk aufzubauen, sehr groß.
Bei Mobilfunknetzen muss man lediglich das Gerät einschalten – mehr ist nicht erforderlich. Die Infrastruktur, die das Netzwerk unterstützt, befindet sich vollständig extern auf den Servern des Mobilfunkanbieters. Dies reduziert die Komplexität erheblich, wenn ein IoT-Netzwerk aus Hunderten von einzelnen Geräten besteht.
Ein nicht lokalisiertes Mobilfunknetz ist für die Bewältigung der Komplexität einer globalen Branche unerlässlich, da es eine nahtlose Kommunikation und Datenübertragung über Grenzen hinweg ermöglicht. Stellen Sie sich vor, Sie müssten Hardware-Probleme in Japan lösen, während das Unternehmen seinen Sitz in Norwegen hat und die Person, die das Problem lösen könnte, in den Vereinigten Staaten lebt. Bei Mobilfunknetzen ist die Infrastruktur für den weltweiten Support jedoch bereits vorhanden und in den meisten Fällen im Tarif enthalten. Die benötigten Experten sind in jedem Land präsent, in dem Netzabdeckung besteht – wodurch sich eine ganze Menge logistischer Komplexität vermeiden lässt.
Mobile Abonnement-Supportdienste wie „IoT Connect“ von Telenor IoT decken zudem Bereiche ab, die von der Sicherheit bis hin zum Betrieb von Callcentern zur Fehlerbehebung reichen. Diese Faktoren machen die Mobilfunknetzkonnektivität zum klaren Spitzenreiter in dieser Kategorie.
Die Kosten für IoT-Lösungen lassen sich oft nur schwer beziffern, da vieles davon abhängt, welche Funktionen im jeweiligen Fall benötigt werden. Die Anzahl der Geräte, die erforderliche Geschwindigkeit und die kundenorientierte Technologie wirken sich alle auf die Kosten aus.
Allerdings ist ein Mobilfunkvertrag zwar zunächst oft teurer, auf lange Sicht jedoch günstiger. Mobilfunkverträge für das Internet der Dinge (IoT) kosten in der Regel mehr als die für eine WLAN-Konfiguration erforderliche Hardware, doch sobald das System einmal läuft, fallen geringere Wartungskosten an als bei WLAN.
Der Einsatz von WLAN für das Internet der Dinge (IoT) erfordert die Einstellung von IT-Fachkräften für die Installation der Hardware und die Verwaltung des Systems, von Cybersicherheitsexperten, die sicherstellen, dass das Netzwerk nicht für Hackerangriffe anfällig ist, sowie die Einrichtung von Callcentern zur Bearbeitung von Kundendienstanfragen. All diese Anforderungen sind für das IoT-Unternehmen mit Kosten verbunden.
Bei einer mobilen Netzanbindung sind all diese Dienste jedoch bereits in der Abonnementgebühr enthalten. In einem kleinen IoT-Anwendungsbereich wie beispielsweise einem Privathaushalt wäre WLAN daher die kostengünstigste Lösung, da der Hausbesitzer das Netzwerk wahrscheinlich selbst einrichten und betreiben könnte. Sobald es jedoch um geschäftliche Anwendungen geht, ist eine mobile Netzanbindung weitaus kostengünstiger.
Ein Blick auf einige Anwendungsfälle kann dabei helfen, die Vor- und Nachteile der einzelnen Systeme herauszuarbeiten.
Ein nationales Energieversorgungsunternehmen, das landesweit intelligente Stromzähler in Haushalten installieren möchte, könnte Mobilfunknetze wesentlich effektiver nutzen als WLAN. Mit Mobilfunkverbindungen könnten die Geräte in einem einzigen Netzwerk eingerichtet werden. Der Versuch, jeden einzelnen Zähler mit dem privaten WLAN-Netzwerk des Hausbesitzers zu verbinden, wäre ein übermäßig kompliziertes und kostspieliges Unterfangen.
Aus Sicht der Hersteller könnten die Zähler so konfiguriert werden, dass sie in einem bestimmten Mobilfunknetz funktionieren, anstatt sich an verschiedene WLAN-Standards anpassen zu müssen. Möglicherweise verfügen Hausbesitzer gar nicht über WLAN, wodurch die Zähler nutzlos wären.
Bei internationalen Transport- und Flottenmanagementunternehmen wird das Internet der Dinge (IoT) effektiv genutzt, um Fracht zu verfolgen und die Effizienz des Flottenmanagements zu maximieren.
Im direkten Vergleich zwischen Mobilfunk und WLAN hat der Mobilfunk aufgrund seiner größeren Reichweite die Nase vorn. Beim Mobilfunk hängt der Empfangsbereich von der Aufstellung der Sendemasten ab. Beim WLAN ist die Reichweite auf einige hundert Meter vom WLAN-Sender begrenzt.
Solarunternehmen auf der ganzen Welt nutzen inzwischen das Internet der Dinge (IoT), um den Stromverbrauch und die Stromerzeugung vor Ort zu überwachen. Die auf einem Dach installierten Solarmodule können über ein WLAN-Netzwerk oder ein Mobilfunknetz betrieben werden.
Der Betrieb des Systems über WLAN mag auf den ersten Blick als naheliegend erscheinen, da die Wahrscheinlichkeit groß ist, dass der Nutzer über eine funktionierende WLAN-Verbindung verfügt. Allerdings treten häufig Probleme aufgrund von Witterungseinflüssen, fehlerhafter Installation und Sicherheitsbedenken auf, und es liegt in der Verantwortung des Hausbesitzers, diese zu beheben, und nicht in der des IoT-Solarunternehmens. Dies kann zu einer hohen Anzahl von Anrufen bei Solarunternehmen führen, bei denen Hausbesitzer versuchen, herauszufinden, wie sie Zugang zum Online-Portal des Unternehmens erhalten und das IoT-Netzwerk in Betrieb nehmen können.
Die Nutzung eines Mobilfunknetzes stellt eine wesentlich einfachere Option dar, da das Solarunternehmen nicht auf den Hausbesitzer angewiesen ist, um das IoT-Netzwerk in Betrieb zu nehmen. Das Solarunternehmen installiert lediglich die Module, während der Rest der Netzwerkinstallation an den IoT-Mobilfunkanbieter ausgelagert wird. Die Konnektivität, die Sicherheitseinstellungen und die Überwachung erfolgen vollständig extern, sodass der Hausbesitzer für diesen Aspekt nicht verantwortlich ist. Dadurch sinkt der Arbeitsaufwand für das Solar-IoT-Unternehmen bei der Fehlerbehebung vor Ort erheblich.
Da Mobilfunknetze hinsichtlich Geschwindigkeit und Stabilität immer weiter an Qualität gewinnen, werden auch die Einsatzmöglichkeiten im Internet der Dinge (IoT) weiter zunehmen. WLAN bietet viele sinnvolle Anwendungsmöglichkeiten und wird wahrscheinlich auch weiterhin eine wichtige Rolle für größere Unternehmen spielen, die diese Technologie bereits installiert haben und in einem begrenzten geografischen Gebiet arbeiten. Doch da sich die Branchen anpassen und flexibler werden, eröffnet die Anbindung an Mobilfunknetze viele weitere spannende Möglichkeiten.
Zusammenfassend lässt sich sagen, dass Mobilfunknetze aus mehreren Gründen im Allgemeinen als besser angesehen werden als WLAN:
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.