Arten von IoT Geräten

IoT-Protokolle

Die folgenden Protokolle bewegen sich auf unterschiedlichen Ebenen. Sinnvoll ist die Trennung in Funk-/Link-Schicht (Wie reden die Geräte drahtlos?) und Application-Layer (Wie werden Nachrichten oben drauf transportiert?). MQTT läuft z. B. über WLAN, das selbst wieder eine eigene Funkschicht ist.

Proprietäres Protokoll

Beispiel: WLAN-Steckdose, die über ein Smartphone gesteuert wird.
Diese Geräte verwenden herstellerspezifische Protokolle, die oft nicht mit anderen Systemen oder Geräten kompatibel sind.
Genau dieses Insellösungs-Problem versucht Matter (siehe unten) aufzulösen.

Application-Layer-Protokolle

MQTT (Message Queuing Telemetry Transport)

Ein offenes Netzwerkprotokoll, das auf TCP/IP basiert und hauptsächlich für die Nachrichtenübermittlung zwischen Geräten im Internet der Dinge verwendet wird.
Publish/Subscribe-Modell über einen zentralen Broker; unterstützt skalierbare Verteilung und flexible Kommunikation.
QoS-Stufen 0–2 regeln die Zustellgarantie.

CoAP (Constrained Application Protocol)

Der Gegenspieler zu MQTT auf Applikationsebene: UDP-basiert, REST-artig (GET/POST/PUT/DELETE).
Für sehr ressourcenarme Geräte (constrained devices) entwickelt, geringer Overhead.
Kein Broker nötig, Kommunikation direkt Client–Server.

Funk-/Link-Schicht-Protokolle

Zigbee

Weit verbreitetes offenes Protokoll, speziell für drahtlose Verbindungen mit geringem Stromverbrauch entwickelt.
Mesh-Topologie; oft in Heimautomatisierung, Sensornetzwerken und anderen Anwendungen.
Funkband: 2,4 GHz (kollidiert mit WLAN und BLE).

Z-Wave

Speziell für Smart-Home-Anwendungen entwickeltes Protokoll, drahtlos mit geringem Energieverbrauch.
Hohe Interoperabilität zwischen Geräten verschiedener Hersteller; oft in Sicherheitssystemen, Beleuchtung und Smart-Home-Geräten.
Funkband: Sub-GHz (868 MHz in Europa) → weniger Störungen und bessere Wanddurchdringung, gilt dadurch als robuster.

Thread

IP-basiertes Mesh-Netzwerk (6LoWPAN über IEEE 802.15.4) — also derselbe Funklayer wie Zigbee, aber mit nativem IPv6.
Selbstheilend, kein Single Point of Failure (keine zentrale Bridge zwingend nötig).
Bildet die Netzwerkgrundlage für viele Matter-Geräte.

LoRaWAN (Long Range Wide Area Network)

Protokoll für drahtlose Netzwerke, besonders für weitreichende Kommunikation mit geringem Energieverbrauch geeignet.
Ideal für IoT-Geräte in Smart-City-Anwendungen, Landwirtschaft und Industrie.
Funkband: Sub-GHz (868 MHz in EU), Reichweite mehrere Kilometer.

Bluetooth Low Energy (BLE)

Energiesparende Version des Bluetooth-Protokolls, speziell für IoT-Geräte entwickelt.
Oft in Fitness-Trackern, Beacons und tragbaren Geräten.
Funkband: 2,4 GHz.

NB-IoT (Narrowband IoT)

Protokoll für Mobilfunknetze, das IoT-Geräten eine direkte Verbindung zu Mobilfunknetzen ermöglicht.
Ideal für Anwendungen mit kleinen Datenmengen und hohen Reichweiten, z. B. Wasserzähler oder Umweltsensoren.
Lizenziertes Spektrum (Mobilfunkbetreiber), keine eigene Gateway-Infrastruktur nötig.

Interoperabilitäts-Standard

Matter

Application-Layer-Standard, der die Interoperabilität zwischen den Ökosystemen (Apple, Google, Amazon, Samsung) herstellen soll.
Läuft über Thread oder WLAN als Transport.
Antwort auf die eingangs genannte Problematik proprietärer Insellösungen.

Vergleichsachsen

Protokoll	Ebene	Funkband	Typische Anwendung
MQTT	Application	(über IP)	Telemetrie, Broker-basiert
CoAP	Application	(über IP/UDP)	Constrained Devices, REST
Zigbee	Link/Funk	2,4 GHz	Heimautomation, Mesh
Z-Wave	Link/Funk	868 MHz	Smart Home, Security
Thread	Link/Funk (IP)	2,4 GHz	Matter-Backbone, Mesh
LoRaWAN	Link/Funk	868 MHz	Smart City, Landwirtschaft
BLE	Link/Funk	2,4 GHz	Wearables, Beacons
NB-IoT	Link/Funk	Mobilfunk	Zähler, Umweltsensoren