Kommunikationseffizienz im Mobilfunknetz: IoT Geräte optimal konfigurieren

Mehr Effizienz für Ihre IoT-Geräte. Symbolgrafik: Adobe Stock

Für eine zuverlässige Verfügbarkeit aller im Internet der Dinge angeschlossener Geräte sorgen die Netzanbieter mit großem technologischem und menschlichem Aufwand rund um die Uhr. Aber auch IoT-Entwickler und sogar Endkunden können viel zur Kommunikationseffizienz beitragen und ihre eigenen Geräte und Plattformen so konfigurieren, dass sie jederzeit zuverlässig funktionieren und mit den Kommunikationsnetzen harmonieren.

Dennoch, es kann im Internet immer mal zu Verbindungsstörungen kommen. Die Gründe dafür sind genauso vielschichtig wie die Komplexität der Technologie dahinter. Mal ist es der Server, mal die Hardware auf dem Gerät, mal sind es äußere Umwelteinflüsse. Was sollten IoT-Entwickler beachten, um ihre Geräte für einen effizienten und langfristigen Betrieb optimal vorzubereiten?

Wir haben die Top 5 zur Kommunikationseffizienz für einen sicheren und langfristigen Betrieb von IoT-Geräten im Internet der Dinge zusammengestellt:

1.  Synchronisiertes Verhalten vermeiden IoT-Geräte immer so konfigurieren, dass sie niemals alle gleichzeitig mit ihrer Plattform kommunizieren. Es kann sonst zur Überlastung der Netz- und Serverkapazitäten kommen. Besonders bei dem gleichzeitigen Rollout vieler tausend Geräte ist darauf zu achten, dass diese sich zeitversetzt aktivieren. Hier genügen meist minimale Zeitabweichungen, die sich beispielsweise durch vorher definierte Gruppierung wie etwa nach Seriennummer oder Einsatzort realisieren lassen. Wer seine Produkte vorkonfiguriert ausliefert, kann beispielsweise darauf achten, Endkunden individuelle Zeiteinstellungen zu ermöglichen oder gar eine individuelle Konfiguration obligatorisch zu machen.

2. Verbindungsaufbau begrenzen Eine weitere Möglichkeit, Energieverbräuche deutlich zu senken, ist die Reduzierung des Verbindungsaufbaus. Müssen meine Geräte immer im Sekundentakt kommunizieren? Wenn ja, dann sollte die Verbindung offengehalten und nicht jedes Mal wieder neu aufgebaut werden, wenn ich in kurzen Abständen alle paar Sekunden oder Minuten Daten übertragen möchte. Gleiches gilt auch bei der Verwendung von SMS-Triggern, um IoT-Geräte „aufzuwecken“. Auch hier sollten nicht mehrere Nachrichten hintereinander verschickt werden, wenn innerhalb eines bestimmten Zeitraums keine Antwort erfolgt. Zu viele Verbindungsaufbauten beanspruchen zudem die Gerätebatterie, verringern die Gesamtlaufzeit und belasten die Netze.

3. Datenaggregation, Kompression, Codierung Wer Daten auf dem Gerät zunächst sammelt, komprimiert und dann für die Übertragung optimal codiert, kann zusätzlich erhebliches Datenvolumen sparen und den Energieverbrauch deutlich senken. Gleichzeitig werden Gerätelaufzeiten erhöht und Server und Netze entlastet. Lesen Sie dazu auch unsere Blogreihe zum Thema „Schlanke Protokolle für das IoT“

4. Passende Energiesparmodi verwenden Wenn Geräte über einen längeren Zeitraum – meist mehr als 24 Stunden - nicht kommunizieren müssen, so lohnt es sich, diese in einen Schlafmodus zu versetzen. Dabei wird der Chipsatz des Kommunikationsmoduls effektiv heruntergefahren. Dadurch lässt sich der Energieverbrauch ebenfalls deutlich senken, und die Batterielaufzeiten erheblich verlängern. Eine Ausnahme betrifft die Verwendung der ohnehin stromsparenden LPWAN Technologien Narroband-IoT (NB-IoT) bzw. LTE-M (CAT-M1). Hier sollten nach Möglichkeit die netzbasierten 3GPP-Energiesparmodi verwendet werden, um die energieintensive Suche nach eine Mobilfunkzelle nach vollständigem Abschalten zu vermeiden.

5. Diagnose geht immer vor Neustart Es kann immer mal zu Kommunikationsproblemen kommen. Die Gründe dafür sind vielschichtig. Mal ist die eigene IoT-Plattform nicht erreichbar, die GPS-Verbindung unterbrochen, ein Sensor funktioniert nicht, der Speicher ist vollgelaufen oder vielleicht ist auch schlicht und einfach das SMS- oder Datenvolumen für die Übertragung aufgebraucht. Was auch immer gerade nicht funktioniert: IoT-Geräte sollten immer so konfiguriert sein, dass sie zunächst eine interne Diagnose erstellen, nach Möglichkeit den Server informieren und maximal die betroffene Hardware auf dem Gerät neu starten.
   Gibt es Verbindungsprobleme, so sollte die Wiederaufnahme zunächst immer Top-Down, von den höheren Kommunikationsschichten wie TCP/IP, UDP, etc. nach unten versucht werden. Die Zeitintervalle gilt es dabei stetig zu verlängern und auch die Anzahl der Wiederholungen zu begrenzen. Der Neustart des Kommunikationsmoduls ist das letzte aller Mittel und sollte auf keinen Fall wiederholt erfolgen. Denn dies verbraucht am meisten Energie und belastet das Kommunikationsnetz am stärksten.

Diese und weitere Tipps befinden sich auch in unserem Developer Hub .