Internet der Dinge, Fahrrad und GPS-Tracking: Die Zukunft ist vernetzt!

Thermostate, die eigenständig die Temperatur herunterregeln, Waschmaschinen, die man über das Smartphone steuert und smarte Lautsprecher – das Internet der Dinge macht all das möglich und noch mehr. Dabei handelt es sich bei IoT nicht um eine neue Erfindung, aber um eine, die in den letzten Jahren enorm an Bedeutung gewonnen hat. Das gilt auch in Zusammenhang mit beweglichen Gegenständen wie Fahrrädern und E-Bikes.

Das Internet der Dinge – eine Definition

Die IoT-Technologie ermöglicht es also Gegenstände wie Heizungen, Thermostate fernzusteuern oder Objekte wie Autos, Fahrräder etc. zu tracken. Oft brauchst du dafür keine Fernbedienung, sondern nur die richtige App auf deinem Smartphone. Wenn in einem Zuhause viele verschiedene Geräte miteinander vernetzt sind und interagieren, spricht man von einem „Smart Home“. Außerdem gilt IoT als wichtiger Bestandteil von Industrie 4.0.

Die Entwicklung der Technologie

Begriffe wie Smart Home oder „Internet of Things“ klingen sehr modern. Dabei ist das erste IoT-Gerät schon stattliche 30 Jahre alt. 1990 nämlich verbanden Simon Hackett, ein australischer Computerwissenschaftler und John Romkey, ein US-amerikanischer Software- und Netzwerkexperte, einen Toaster mit dem Internet. Die Möglichkeiten, die sich dadurch ergaben, waren auf das Ein- und Ausschalten begrenzt und die Vorteile überschaubar, aber immerhin.

Richtig Fahrt auf nahm IoT allerdings erst rund 10 Jahre später. Dann leiteten Smart-Home-Anwendungen wie intelligente Kühlschränke einen Siegeszug ein, der immer noch anhält. Den Begriff Internet of Things rief der britische Technologe Kevin Ashton 1999 ins Leben. Heute ist die Technologie allgegenwärtig, auch wenn wir sie oft nicht wahrnehmen. Experten gehen davon aus, dass sie sich in Zukunft noch rasanter entwickelt und zunehmend mit KI (künstlicher Intelligenz) verbindet. Anders ausgedrückt: Die Zukunft ist vernetzt.

Bestandteile von IoT-Systemen

IoT-Systeme bestehen aus vielen Bestandteilen, die Daten sammeln, messen und analysieren, Informationen anzeigen und versenden oder Aktionen auslösen. Besonders wichtig sind beispielsweise die folgenden:

• Sensoren: Sensoren besetzen eine Schlüsselstellung im Internet der Dinge. Sie nehmen beispielsweise wahr, dass sich etwas bewegt, die Temperatur steigt oder die Luftfeuchtigkeit fällt. Indem Sensoren Daten sammeln, machen Sie IoT erst möglich.
• Aktoren: Ein Aktor führt, wie der Name schon sagt, eine Aktion aus. Zum Beispiel sorgt er dafür, dass die Heizung herunterregelt oder die Rollläden herunterfahren. Er steht damit am anderen Ende des Prozesses als der Sensor.

Sensoren und Aktoren gab es schon früher. Im Internet of Things sind sie jedoch über ein Netzwerk miteinander und mit anderen Bestandteilen von IoT-Systemen wie einem Mikrocontroller verbunden. Nur so funktioniert es, dass ein Sensor am Thermostat die Außentemperatur misst und diese Information an einen Aktor weitergibt, woraufhin dieser die Heizung herunter- oder heraufregelt, oder dass die Beleuchtung automatisch angeht, wenn es draußen dunkel wird.

Natürlich ist die genaue Funktionsweise von IoT- Systemen komplizierter, als es sich auf so kurzem Raum beschreiben lässt. Du kannst sie dir ein bisschen wie einen menschlichen Körper vorstellen, mit Augen und Ohren, einem Gehirn, Blut- beziehungsweise Nervenbahnen und Muskeln, die die Befehle des Gehirns ausführen.

Die Übertragung – Funkstandards für IoT

Eine Voraussetzung dafür, dass die IoT funktioniert, ist eine reibungslose Übertragung von Daten. Kabellos sollte die Verbindung ebenfalls sein. Schließlich ist ein Smart Home gleich weniger komfortabel, wenn es in erster Linie aus Kabeln besteht. Aus diesen Gründen greifen Hersteller von IoT-Geräten auf Funkstandards zurück. Dabei konkurrieren verschiedene Standards miteinander.

Zu den wichtigsten gehören die folgenden:

• WLAN: Wenn von Vernetzung und kabelloser Datenübertragung die Rede ist, denken viele Menschen zuerst an WLAN. Dabei ist der Standard erst seit dem Siegeszug von Sprachlautsprechern im IoT-Bereich etabliert. Zu seinen Vorteilen gehören die Übertragung großer Datenmengen und niedrige Kosten von Geräten, zu seinen Nachteilen der vergleichsweise hohe Energieverbrauch.
• Bluetooth: Bluetooth verbraucht deutlich weniger Energie als WLAN, hat aber auch eine geringere Reichweite und kann weniger Daten transportieren. Besser für die Verwendung in IoT-Netzen geeignet ist das neuere, speziell für die Heim- und Gebäudeautomatisierung entwickelte Bluetooth Mesh.
• Zigbee, Thread: Zigbee und Thread sind stromsparende Standards für die IoT-Technologie, die vor allem im Smarthome-Bereich zur Anwendung kommen. Ein Unterschied zwischen beiden besteht darin, dass Zigbee eine eigene Software und einen Hub für die Gerätekommunikation benötigt.
• EnOcean: EnOcean zeichnet sich durch seine batterielose Funktechnik aus. Bei der Nutzung energieautarker Schalter wird Energie für die Funksignale aus der Umgebung, zum Beispiel über Solarzellen gewonnen. Davon profitiert auch die Umwelt.
• Wide Area Networks: Speziell dann, wenn das Tracking beweglicher Produkte über eine größere Reichweite im Vordergrund steht, stoßen herkömmliche Standards wie WLAN, aber auch Zigbee oder Thread an Ihre Grenzen. GPS-Tracker setzen deshalb 2021 auf Funkstandards, die größtenteils über das Mobilfunknetz funktionieren und Daten über weite Distanzen in Echtzeit übertragen können. In diesem Zusammenhang spricht man auch von Wide Area Networks. Entsprechende Standards zeichnen sich außerdem durch eine gute Gebäudedurchdringung aus. Das ist entscheidend, wenn du z. B. ein E-Bike tracken möchtest, das irgendwo in einem Kellerraum hinter dicken Mauern steht. Wie sich verschiedene Standards wie 2G, LTE-M und Narrowband-IoT (kurz: NB-IoT) für das Internet der Dinge bei beweglichen Objekten unterscheiden und was es mit Sigfox und Lora auf sich hat, klären wir später noch im Detail.

Wichtige Vorteile von IoT

Nun sind wir auf das „Wie“ eingegangen, aber noch nicht auf das „Warum“. Warum machen sich immer mehr Hersteller in verschiedenen Branchen die Mühe, Systeme zu produzieren, die untereinander und mit dem Internet verbunden sind? Und warum gelten Smart Home Funktionen und IoT-Produktionsprozesse als besonders fortschrittlich?

Ganz einfach: IoT verbindet eine Reihe von Vorteilen, sowohl im privaten als auch im beruflichen Bereich.

Zu den wichtigsten gehören die Folgenden:

• Zeitersparnis: IoT erlaubt es, Vorgänge zu automatisieren, die du früher mühsam per Hand erledigen musstest. Zum Beispiel musst du zu Hause nicht mehr ständig zur Heizung laufen, um die Temperatur nachzuregeln und im Büro keine Präsentation unterbrechen, um die Rollläden herunterzulassen. Unternehmen können über eine intelligente Vernetzung und das automatische Sammeln von Daten Prozesse beschleunigen. Einige smarte Maschinen arbeiten heute Aufträge komplett eigenständig ab.
• Mehr Effizienz: Ob in Fabriken, im Büro oder zu Hause, die Verwendung von IoT sorgt für mehr Effizienz, nicht nur durch die Zeitersparnis. Denn wahrscheinlich ist ein Smart-System anhand der von ihm gesammelten Daten besser in der Lage, die richtige Temperatur einzustellen oder die Beleuchtung anzupassen, als ein Mensch. Zudem eröffnet das ständige Sammeln von Daten viele Möglichkeiten, Prozesse in Unternehmen konstant zu optimieren. Die Fehleranfälligkeit ist ebenfalls geringer, wenn Maschinen eine Arbeit ausführen, zumindest wenn es sich um repetitive Tätigkeiten handelt.
• Energieersparnis: Durch ihre Effizienz sparen IoT-Systeme Energie, zum Beispiel beim Heizen, bei der Beleuchtung oder in Fertigungsprozessen. Natürlich gilt das nicht in allen Fällen gleichermaßen. Schließlich brauchen auch IoT-Systeme Strom. In dieser Beziehung spielt unter anderem der Funkstandard eine Rolle.
• Mehr Sicherheit: Auch im Sicherheitsbereich spielt das Internet der Dinge zunehmend eine Rolle. Versteckte Kameras und Bewegungsmelder können Informationen erfassen und weitergeben. Dadurch lassen sich Aktionen wie ein Alarm auslösen. Manche Smart-Home-Lösungen täuschen durch künstlich erzeugtes Hundegebell und Anschalten der Beleuchtung Anwesenheit vor – ideal, um Einbrecher während des eigenen Urlaubs abzuschrecken. Intelligente Brandschutzsysteme kombinieren Brandmelde- und Evakuierungssysteme, erheben Videobilder und senden Informationen an die Feuerwehr weiter. Für bewegliche Gegenstände wie Motorräder und E-Bikes haben sich GPS-Tracker zum neuen Standard im Diebstahlschutz entwickelt. Sie können beispielsweise anhand eines Beschleunigungssensors erkennen, ob E-Bike oder Motorrad unerlaubt bewegt werden und senden einen Bewegungsalarm an ein Smartphone.

Das Internet der Dinge und Fahrrad-GPS-Tracking

Wir haben es schon angedeutet: IoT spielt nicht nur im Smart Home oder in der Industrie eine wichtige Rolle. Es ist auch nicht beschränkt auf Gegenstände, die fest an einem Ort oder in einem Raum bleiben.

Auch in Fahrzeugen kommt das „Internet of Things“ zur Anwendung. So gehören eine hochentwickelte Software und miteinander vernetzte Systeme heute zur Standardausrüstung vieler Pkws und Lkws. Nur so funktionieren moderne Assistenzsysteme. Für das autonome Fahren, das in absehbarer Zeit die Realität auf den Straßen prägen wird, ist die Kommunikation von Gegenständen und damit das Internet der Dinge eine Grundvoraussetzung.

Während man bei Autos in Zusammenhang mit IoT von Connected Cars spricht, hat sich in der Fahrradindustrie das Connected Bicycle einen Namen gemacht.

IoT und E-Bikes – wie die Technologie verwendet wird

In der Welt der Fahrräder bedeutet IoT zunächst einmal dasselbe wie im Smart Home: Auch hier basieren neue Funktionen darauf, dass Geräte untereinander Daten austauschen. Dabei kommunizieren in erster Linie Bordcomputer oder Geräte wie ein GPS-Tracker mit dem Smartphone des Bike-Besitzers. Daneben gibt es erste, vielversprechende Ansätze, Sensoren an der Hardware von E-Bikes in die Vernetzung einzubeziehen.

Was sich so erreichen lässt? Aktuell spielen folgende Verwendungszwecke bei der Nutzung von IoT für E-Bikes eine zentrale Rolle:

Im Fokus – GPS-Tracking am E-Bike

Grundsätzlich gilt: Mit einem GPS-Tracker lassen sich bewegliche Gegenstände der unterschiedlichsten Art tracken. Deshalb kommen die Geräte in Autos genauso zum Einsatz wie in Motorrädern, Fahrrädern oder Lastwägen. Die Industrie und Logistikbranche nutzt sie, um Routen zu optimieren.

Besonders beliebt ist die IoT-Technologie außerdem bei Fahrern eines E-Bikes. Das hat einen einfachen Grund: Ein Elektro-Bike ist in aller Regel eine sehr kostspielige Anschaffung, bei Dieben begehrt und lässt sich schwer sichern. Herkömmliche Sicherheitsmethoden wie Schlösser und Alarmsysteme tragen zwar dazu bei, einen Diebstahl zu erschweren. Verhindern können sie ihn oft nicht.

Hier kommt der zentrale Vorteil eines GPS-Trackers zum Tragen: Damit kannst du dein E-Bike rund um die Uhr tracken und per App live nachverfolgen, wenn sich das Bike bereits in fremden Händen befindet. So sind die Chancen hoch, dass du es nach einem Diebstahl wiederbekommst.

So funktioniert der Diebstahlschutz

Die Funktionen eines GPS-Trackers zum Schutz vor Diebstahl sind einfach, dafür raffiniert:

• Du befestigst den Tracker an deinem E-Bike. Geräte, die du nicht sichtbar am Bike, sondern versteckt im Fahrrad-Inneren verbaust, haben einen entscheidenden Vorteil.
• Moderne Tracker werden über eine eigene App vom selben Hersteller mit dem Smartphone gekoppelt.
• Ab jetzt kannst du auf dieser App verfolgen, wo sich dein E-Bike befindet. Außerdem benachrichtigen dich gute Systeme, sobald sich dein Bike unerlaubt bewegt.
• Je nach Hersteller bringt die App zusätzliche Funktionen mit wie einen Bike Pass, mit dem du dich als Besitzer des Rads ausweisen kann.

Die Ortung beziehungsweise Standortbestimmung deines E-Bikes funktioniert über Satelliten. Mehr zu der Technologie und ihrer Funktionsweise erfährst du in unserem Artikel über die Geschichte und Funktionsweise von GPS-Tracking.

Wichtig: Der GPS-Tracker sendet Positionsdaten zu deinem E-Bike nicht direkt an dein Smartphone, sondern zuerst an einen Server. Das hat zwei Vorteile:

• Daten werden für den Fall der Fälle zwischengespeichert.
• Du kannst sie nicht nur per App, sondern auch über ein anderes Endgerät wie einen Laptop oder ein Tablet abrufen.

Gute GPS-Tracker wie BikeTrax werden versteckt am E-Bike montiert und bieten alle notwendigen Features wie Bewegungsalarm, BikePass u.v.m.

2G, LTE-M, NB-IoT: Funktechnologien für das Tracking im Vergleich

Wie schon angesprochen kommt für das Tracking beweglicher Gegenstände weder WLAN noch Bluetooth oder EnOcean in Frage. Stattdessen sind Funkstandards wie 2G, LTE-M oder Narrowband-IoT (NB-IoT) gefragt, die das Tracking über größere Entfernungen und durch dicke Mauern ermöglichen.

• 2G: 2G bezeichnet den Mobilfunkstandard der zweiten Generation. Mittlerweile gibt es natürlich eine ganze Reihe Nachfolger, die vor allem eine höhere Bandbreite erlauben. Der entscheidende Vorteil von 2G ist aber die große Netzabdeckung. Schließlich sind „Löcher“ in der Verbindung fatal, wenn du ein gestohlenes E-Bike verfolgen willst. Die Bandbreite spielt dagegen keine große Rolle, wenn du dein Bike nach einem Diebstahl tracken willst. Mit 2G hast du dagegen weltweit Netz, selbst in abgelegenen Orten außerhalb der großen Stadt.
• LTE-M: Sobald die notwendige Netzabdeckung gegeben ist, wird sich LTE-M als Nachfolger von 2G durchsetzen. Die Technologie punktet mit einem geringen Stromverbrauch, langen Akkuladezeiten und einer guten Gebäudedurchdringung.
• Narrowband-IoT: Narrowband-IoT (kurz NB-IoT) ist eine Technologie, die speziell für das Internet der Dinge entwickelt wurde. Sie zeichnet sich durch Vorteile wie eine sehr gute Gebäudedurchdringung aus. Die Technologie eignet sich demnach zum Beispiel sehr gut, um Computer und Industriemaschinen auszustatten, sprich nicht bewegliche Objekte, die in Städten in Industriehallen stehen. In großen Städten ist die aktuelle Netzabdeckung für NB-IoT meist gegeben. Allerdings hinkt die Netzabdeckung hinterher, sobald man sich aus der Stadt aufs Land bewegt. Wenn du nach einem Diebstahl bewegende Objekte wie Fahrräder oder Autos tracken willst, eignet sich Narrowband-IoT nicht, weil sich Daten damit nicht in Echtzeit übertragen lassen.

Sonderfall Sigfox und Lora

Häufig fallen noch zwei Begriffe, wenn von Funkstandards und IoT-Technologie die Rede ist: Sigfox und Lora. Anders als die oben genannten Standards nutzen diese nicht das sogenannte lizensierte Frequenzspektrum. Ihre Netze müssen also komplett neu aufgebaut werden und basieren auf eigenen Frequenzbereichen. Dadurch fallen Übertragungs-Kosten geringer und die Energieeffizienz höher aus. Für das Tracking von E-Bikes oder anderer beweglicher Gegenstände über größere Strecken hinweg reicht die Netzabdeckung allerdings bei Weitem nicht aus.

IoT birgt ein großes Potenzial

Manche Menschen haben Angst vor einer Zukunft, in der Autos die Geschwindigkeit eigenständig anpassen, Flugtaxen die Luft bevölkern und wir über eine Brille mit unserem Kühlschrank „kommunizieren“. Doch genau genommen sind heute viele Dinge in Deutschland Realität, die sich die meisten von uns vor fünf Jahren kaum vorstellen konnten. Zudem hat die IoT-Technologie ein riesiges Service-Potenzial dafür, das Leben angenehmer und sicherer sowie die Arbeit effizienter zu machen. Ob durch smarte Beleuchtungssysteme, automatisierte Prozesse in der Industrie oder moderne Assistenzsysteme im Auto oder dem Elektro-Fahrrad.

GPS-Tracking spielt bei IoT-Anwendungen eine zentrale Rolle. Ein Tracker ist sowohl in der Industrie, als auch bei vernetzten Objekten wie Autos und E-Bikes die optimale Schnittstelle: Hersteller installieren eine kleine Einheit, die schnell geringe Daten vom vernetzten Objekt an dein Smartphone, andere Computer oder Server übertragen kann.

Laut Bosch E-Bike Systems dauert es keine 10 Jahre bis jedes zweite Fahrrad ein vernetztes Fahrrad sein wird. Das ist auch kaum anzuzweifeln, denn bei einem vernetzten E-Bike trifft das Bedürfnis nach umweltbewusster, alternativer Fortbewegungsmittel auf den Komfort, den der aktuelle anspruchsvolle Radfahrer sich zum Beispiel in Sachen smarter Routenaufzeichnung wünscht. Ein digitaler GPS-Diebstahlschutz ist ebenfalls ein immenses Upgrade zum klassischen mechanischen Schloss – spätestens dann, wenn das Bike trotz Schloss nicht mehr an seinem Platz steht. Auf welches IoT-Systemen du für dein Fahrrad oder E-Bike setzten solltest? Tipps zur Auswahl von GPS-Trackern für Fahrräder, bekommst du hier bei uns.