IOTA entwickelt Industriestandards für 5G

IOTA und das IoT funktionieren nur mit 5G

Mit dem neuen Mobilfunkstandard kommen die technischen Voraussetzung, Milliarden von Geräte miteinander zu vernetzten und Daten in Echtzeit zu senden. Das Internet so wie wir es bisher kennen, wird es in Zukunft nicht mehr geben. Aus dem taktilen Internet entsteht eine kognitive Plattform digitaler Identitäten, in dem Systeme arbeiten, die auf Künstlicher Intelligenz und Signalverarbeitung basieren.

Ohne diese intelligenten Dienste kann die zukünftige Gesellschaft nicht funktionieren. Es entstehen digitale Abbilder von jedem einzelnen und allen möglichen Dingen. Um die hohe Anzahl an Stammdaten ins neue Internet einspeisen zu können, bedarf es jedoch der richtigen Mobilfunktechnologie: 5G.

Die neuen Ansprüche an die in Clouds gespeicherten Datenbanken und dem daraus resultierenden Internet der Dinge können neue Technologie wie die Blockchain, die DLT oder der Tangle von IOTA erfüllen. Zusammen mit Quantencomputer, die einen wesentlich höheren Verschlüsselungsstandard bieten als heutige Computer, entstehen verteilt dezentrale Netzwerke. Smart Contracts übernehmen dabei die Protokollierung der Transaktionen. Häufig wird das Internet als das Netzwerk für Informationen bezeichnet und die Blockchain als Netzwerk des Vertrauens.

Allerdings liefert derzeit nur der Tangle die notwendige DLT um eine hohe Anzahl Endgeräte in ein System einzubinden. Dabei ist es außerdem unerlässlich, dass sich die Netzwerkteilnehmer untereinander problemlos und jederzeit miteinander verbinden können und große Mengen an Daten in Echtzeit übertragen werden.

5G-Netzwerk wird dringend benötigt

Das 5G-Funknetz wurde jüngst um neue Lizenzen erweitert und brachte Milliarden in die Kassen des Staates. Insgesamt wurden 41 Frequenzblöcke versteigert und brachten rund 6,5 Milliarden Euro ein. Mit der neuen Mobilfunkgeneration 5G will Deutschland die Entwicklung innovativer Dienste und Anwendungen speziell für Industrie 4.0, automatisiertes Fahren und das Internet der Dinge fördern.

Mit dem 5G-Funknetz werden Daten zwischen Maschinen sicher und verzögerungsfrei übertragen. Damit ist auch das vollautomatisierte Fahren möglich, bei dem es hohe Anforderungen an den Informationsfluss der Infrastruktur gibt. Die Machine-to-Machine (M2M) Kommunikation gilt vor allem als Treiber dieser Entwicklung. Die 5G-Netzwerke der Zukunft spielen eine entscheidende Rolle im Umgang mit großen Datenmengen.

Bisher beträgt die Datenrate gerade mal 1 Gbit/s und wird auf 20 Gbit/s mit 5G steigen. Die Latenzzeit verringert sich von zehn Millisekunden auf nur noch eine Millisekunde. Diese Zeiten sind ein notwendiger Faktor für die Fernsteuerung von Robotern oder die automatisierten Fahrfunktionen im autonomen Fahrbetrieb.

Kurze Latenzzeiten und Echtzeitübertragung erforderlich

Die leistungsfähige Echtzeitvernetzung benötigt auch IOTA, denn die Tangle Technologie ist darauf angewiesen, dass ihre gesammelten Daten über die Transaktionen in Echtzeit weitergeleitet werden. Über Smart Contract werden Handlungen von Maschinen ausgelöst und Befehle von Sensoren an Steuerungselemente im autonomen Fahrzeug weitergegeben. Die Latenzzeiten von IOTA nehmen mit steigender Anzahl von Transaktionen auf dem Tangle zwar zu, sind aber dann auf Echtzeitübertragung beim Mobilfunkstandard angewiesen.

Während die IOTA Foundation bereits in Vorleistung getreten ist und den Code mit ihrer Open-Source-Gemeinde für verschiedenste Anwendungen weiterentwickelt hat, lässt der ganzheitliche Ausbau der 5G Infrastruktur weitestgehend auf sich warten. Um zukünftig wie selbstverständlich einen Informationsaustausch zwischen Auto und Infrastruktur zu ermöglichen, ist es unerlässlich, das eine dezentrale Lösung mit minimalen Latenzzeiten existiert.

IOTA bietet dezentrale Lösung für BIG DATA über 5G

Der neue Mobilfunkstandard 5G nimmt Formen an, es gibt erste Standards und Testinstallationen der Netzbetreiber. Bei allen möglichen Anwendungen spielt IOTA eine Rolle. IOTA und das Internet der Dinge funktionieren nur mit 5G, daher führt an der Tangle-Technologie kein Weg vorbei. Zurzeit sind drei Szenarien für den Einsatz der 5G-Technik denkbar:

• emBBC
• mMTC-
• uRRLC

emBBC – Enhanced mobile Broadband Communication

Für das Übertragen von Datenmengen aus Virtual oder Augmented Reality gibt es sehr hohe Anforderungen. Das 4K oder 8K-Videostreaming ist ebenfalls eine Anwendung, bei der auch bei sehr hohen Übertragungsraten die Anwendungen funktionieren müssen.

Die globalen Datenpipelines werden immer dichter, währenddessen sich die Breitbandgeschwindigkeit nur verdoppelt. Durch die massive Vernetzung von Dingen wächst unser Mobilfunknetz zu einem universellen Netz der Netze.

Damit die Daten vom Kernnetz zur Basisstation gelangen benötigen Mobilfunknetze virtuelle Mehrantennensysteme. Diese erhöhen die verfügbaren Indoor-Datenraten und machen das Übermitteln von großen Datenströmen an viele Benutzer gleichzeitig möglich. Das neue 5G Netz verspricht bis zu 100 Mal schnellere Downloads und höher aufgelöste Videostreams.

Mit dem Projekte VRENAR der IOTA-Stiftung soll es im Öko-System um den Tangle die Möglichkeit geben, reale Landschaften in virtuelle Landschaften im VRENAR System umzuwandeln. Dafür notwendig sind eine Drohne und ein mobiles VRENAR Empfängergerät pro Nutzer. Aus der realen Wirklichkeit wird mit dem 5G Netz die virtuelle Wirklichkeit und IOTA ermöglicht den Zugang von nahezu unendlich vielen Teilnehmern.

Die Technik des DLT zusammen mit dem leistungsstarken Mobilfunknetz 5G ermöglicht störungsfreien Empfang bei hohen Geschwindigkeiten im Zug oder Auto. Nutzer können sich dann ohne Verbindungsabbrüche über verschiedene Funkzellen hinweg bewegen und ungestörte VR und AR Systeme nutzen.

IOTA-Foundation setzt Fokus auf Industrie 4.0

Aber auch in der Industrie 4.0 ist die mobile Kommunikation extrem wichtig und hier könnte IOTA als eine Schlüsseltechnologie bei der digitalen Übertragung sein. Die Technologie rund um den Tangle erfasst in Echtzeit große Mengen an Daten, sowohl von mobilen als auch stationären Geräten.

Erst der neue Mobilfunkstandard macht die Übertragung in Echtzeit überhaupt möglich. 2020 wird ein spannendes Jahr, zahlreiche neue Blockchain-Projekte sind bereit für den Einsatz. Auch die IOTA-Foundation optimiert die DLT-Funktionen und arbeitet intensiv an industriellen Standards rund um 5G.

IOTA fokussiert das Internet der Dinge und das von IOTA betriebene Konsens-Prinzip Tangle sorgt für die Sicherheit und Nachvollziehbarkeit der Transaktionen. Jedes Connected Device im Netzwerk wird als Transaktionsauslöser und gleichzeitig als Validierer einbezogen. Damit eine Transaktion bestätigt werden kann, muss der Nutzer zwei andere beglaubigen. Das funktioniert mittels Hash-Funktionen.

IOTA soll und kann das Latenzproblem lösen und deshalb arbeitet die Foundation intensiv am Protokoll und passt ihn auch auf die Bedürfnisse von industriellen Anwendungen an. IOTA und das Internet der Dinge funktionieren nur mit 5G, das weiß man auch bei der IOTA-Foundation:

Wir brauchen sichere Verbindungen, bei autonomen Autos, bei Maschinen oder Energieanlagen. Es hängt alles an 5G, soDominik Schiener, Co-Founder und CEO bei der IOTA-Foundation bei einem Interview für die Hannover Messe

2) mMTC –massive Machine Type Communication

Unter 5G muss eine große Anzahl von Geräten miteinander verbunden werden können. mMTC ist eines von derzeit drei definierten Anwendungsprofilen für 5G und unterstützt eine hohe Gerätedichte pro Flächeneinheit. Die zuverlässige Mobilfunkversorgung ist damit auch an ungünstigen Orten zuverlässig gewährleistet und erlaubt einen vollständig autonomen Betrieb der Geräte.

Es geht hierbei vor allem um Anwendungsfälle, bei denen eine riesige Anzahl von Geräten oder Komponenten an verschiedensten Orten vernetzt sind, auch wenn diese über keine eigene Stromversorgung verfügen.

Solche Endgeräte sind beispielsweise denkbar in Kellern oder Fluren (smarte Stromzähler) oder in Produktionshallen (akkubetriebene Sensoren). Sie arbeiten häufig mit Batterien oder Akkus und senden unregelmäßig meist nur geringe Datenmengen ans Netzwerk.

Das Internet der Dinge wird voll von solchen Geräten sein. Folglich brauchen solche Endgeräte einen äußerst geringen Stromverbrauch, damit die Nutzungsdauer so lange wie möglich gewährleistet ist. Ein erster Prototyp mit IOTA Hardware ist der Bosch XDK. Mit ihm können Daten über den Tangle auf den IOTA Marketplace gesendet werden, während er gleichzeitig extrem stromsparend arbeitet.

In Finnland hat das Unternehmen Ruuvi kleine Sensorgen gebaut, die mit sehr geringer Stromzufuhr arbeiten. Die IOTA Foundation ist deshalb eine Kooperation mit dem finnischen Hersteller eingegangen und schon bald sollen die gesammelten Daten über den IOTA Marketplace zu streamen sein.

3) uRLLC – ultra Reliable and Low Latency Communication

In diese Kategorie fallen Anwendungen, die extrem kurze Latenzzeiten und eine besonders große Verlässlichkeit der Kommunikation erfordern. Im Bereich Autonomes Fahren, der Maschinensteuerung und der Robotik treten solche Applikationen zukünftig vor allem auf.

Zeitkritische Anwendungen sind darauf angewiesen, dass die Datenpakete mit geringer Verzögerung und ohne große Paketverluste beim Empfänger ankommen. Für die Abrechnung von Leistungen sind dies elementare Voraussetzungen, denn Verzögerungen würden zu falschen Buchungen führen.

Umso wichtiger sind die Datenübertragungen für das Autonome Fahren und die automatisieren, vernetzten Prozesse in der Industrie 4.0. Hier steht IOTA mit seinem innovativem Tangle in den Startlöchern und gilt deshalb als das „Rückgrat des Internet der Dinge„.

Für diese Anwendungen müssen minimale Latenzzeiten im Bereich einer Millisekunde und darunter vorliegen. Sie brauchen außerdem eine ausfallsichere Kommunikation und dass die Anforderungen auch dann erfüllt sind, wenn die Objekte sich innerhalb einer Funkzelle oder zwischen den Funkzellen bewegen.

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IOTA bei 5G gegenüber Blockchain im Vorteil

IOTA benötigt etwa zehn Millisekunden um Daten zu erfassen. Bei der Blockchain dauert es dagegen rund 10 Minuten bis ein Block erfasst wurde. Diese geringen Latenzzeiten spielen vor allem im Internet der Dinge eine große Rolle, denn hier werden viele kleine Transaktionen dezentral gespeichert und ausgelesen.
Viele warten sehnsüchtig auf den flächendeckenden Ausbau von 5G. Forscher entwickeln aber bereits die nächste Generation, – das Netz 6G. Damit sollen Datenraten von bis zu 400 Gbit/s möglich sein, das schafft derzeit nur das Glasfaserkabel. 5G steht für Datenübermittlung in Echtzeit, einen erhöhten Datendurchsatz und niedrige Latenzzeiten. Genau hier kann IOTA seine Vorteile voll zur Geltung bringen und anwenderspezifische Lösungen für die Industrie 4.0 und weitere Bereiche liefern.

Laut des amerikanischen IT-Giganten Cisco wird sich der weltweite Datenverkehr in den kommenden vier Jahren mit einer durchschnittlichen jährlichen Wachstumsrate von 22 Prozent beinahe verdreifachen. 2020 soll demnach jeder Mensch im Schnitt Zugriff auf 3,4 vernetzte Geräte haben. In Westeuropa sollen es laut Prognose sogar 8,9 Geräte sein. Aus dem Internet der Dinge wird ein Internet für Alles (IoE) und IOTA bietet eine Vielzahl von Nutzungsmöglichkeiten an.

Wenn 5G funktioniert entfaltet IOTA sein volles Potenzial

5G verspricht eine enorme Steigerung der Bandbreite und gilt als Standard für die Digitalisierung von Gesellschaft und Wirtschaft. Das Netz der Zukunft wird daher als Revolution im Bereich Mobilfunk angesehen und setzt auf die Vernetzung von digitalen Endgeräten. Milliarden von Geräten werden in der digitalen Welt von Morgen mit uns kommunizieren können. Die Datenübertragung in Echtzeit ist daher wesentliche Voraussetzung für das Internet der Dinge und IOTA gilt bereits als das „Rückgrat des IoT“.

Im Mobility Report schätzt Ericsson, dass bis zum Jahr 2022 der Durchbruch von 5G erfolgen soll. Währenddessen vervierfacht sich die Anzahl an 5G- Mobilfunkanschlüssen weltweit. Indes kann IOTA sein volles Potenzial entfalten und zur Standardanwendung im Internet der Dinge werden.