Glossar

Als Strichcode, Balkencode, Streifencode oder Barcode wird eine optoelektronisch lesbare Schrift bezeichnet, die aus verschieden breiten, parallelen Strichen und Lücken besteht. Der Begriff Code steht hierbei für Abbildung von Daten in binären Symbolen. Die Daten in einem Strichcode werden mit optischen Lesegeräten, wie z. B. Barcodelesegeräten (Scanner) oder Kameras, maschinell eingelesen und elektronisch weiterverarbeitet.

Der QR-Code (Quick Response, „schnelle Antwort“, als Markenbegriff „QR Code“) ist ein zweidimensionaler Code, der von der japanischen Firma Denso Wave im Jahr 1994 entwickelt wurde. Aufgrund einer automatischen Fehlerkorrektur ist dieses Verfahren sehr robust und daher weit verbreitet. Weiterentwicklungen sind der Micro-QR-Code, der Secure-QR-Code (SQRC), der iQR-Code und der Frame-QR-Code.

Der DataMatrix-Code ist einer der bekanntesten 2D-Codes. Er wurde in den späten 1980er Jahren in den USA durch die Acuity Corp. entwickelt.

Der DataMatrix-Code besteht aus vier oder fünf Hauptkomponenten:

1. die zwei Paare fester durchgehender und unterbrochener Kanten als Begrenzungslinien (Finder Pattern)

   Die festen Begrenzungslinien dienen zur Abgrenzung. Sie werden für die Aufrichtung und Entzerrung des DataMatrix-Codes verwendet, so dass jeder Lesewinkel möglich ist.

2. die umlaufende Ruhezone (Quiet Zone)

   Diese leere Zone umgibt den DataMatrix-Code. Sie enthält keinerlei Informationen oder Muster. Die Breite der Ruhezone beträgt mindestens eine Spalte bzw. eine Zeile (besser die vierfache Breite bzw. Höhe eines Moduls) und wird zur Abgrenzung von anderen optischen Bildelementen der Umgebung benötigt.

3. die den geschlossenen Kanten gegenüberliegende Ecke

   Diese Ecke erlaubt das schnelle Erkennen der Codeschemata. Beim Codeschema ECC 200 mit einer geraden Anzahl Zeilen und Spalten ist das Element in der oberen rechten Ecke stets weiß. Bei den anderen genormten Codeschemata mit einer ungeraden Zeilen- und Spaltenzahl ist das Element in der oberen rechten Ecke stets schwarz.

4. die Ausrichtungsmuster (Alignment Pattern)

   Diese paarweise Kombination durchgehender und unterbrochener Linien in beiden Richtungen waagerecht und senkrecht erleichtern die Bildauswertung. Sie unterteilen große Datenfelder bei Codes mit mindestens 32 Modulen Kantenlänge in gleich große Teile.

5. der Datenbereich

   Dieser Datenbereich enthält die eigentliche binäre Information in kodierter Form. Je nach Größe der Matrix definiert sich damit auch die Anzahl der möglichen Informationen.

Mit dem DataMatrix-Code 144×144 ECC 200 (zuzüglich Suchmuster und Ausrichtungsmuster) lassen sich bis zu 1556 Bytes, mithin 3116 Ziffern (3,5 Bit pro Zeichen) oder 2335 ASCII-Zeichen (7 Bit pro Zeichen) kodieren.

Long Range Wide Area Network (LoRaWAN) ist ein Low-Power-Wireless-Netzprotokoll auf dem networklayer. Endgeräte und Gateways im LoRaWAN nutzen ein proprietäres und patentiertes Übertragungsverfahren, basierend auf einer Chirp-Spread-Spectrum-Modulationstechnik.

Es ist asymmetrisch und auf Energieeffizienz für Reichweiten über 10 km für die Uplink-Kommunikation (also das Senden vom Endgerät an das Netz) ausgerichtet. Die Datenübertragungsrate reicht von 292 bit/s bis 50 kbit/s. Verschiedene Betriebsabstufungen bis hin zu quasi-kontinuierlicher Downlink-Kommunikation sind möglich – letzteres geht auf Kosten der Energieeffizienz. Angesichts der physikalischen Charakteristika – Senden im niedrigen Frequenzbereich mit geringem Energiebedarf – kann das „LoRa“ auch als „low radiation“ gelesen bzw. verstanden werden. 

LoRa nutzt regional unterschiedliche Frequenzbereiche im ISM- und im SRD-Band, darunter in Europa das Frequenzband von 433,05 bis 434,79 MHz (ISM-Band Region 1) und von 863 bis 870 MHz (SRD-Band Europa). In Nordamerika ist das Frequenzband von 902 bis 928 MHz (ISM-Band Region 2) dafür freigegeben.

Die Reichweiten erstrecken sich von 2 km in Stadtgebieten bis zu 40 km in ländlichen Gebieten. Ein großer Vorteil ist die Gebäude-Durchdringung, da auch Keller erreicht werden können. Der Strombedarf in Endgeräten beträgt rund 10 mA im Betriebs- und 100 nA im Ruhemodus. Das ermöglicht bei Vernachlässigung der Selbstentladung eine Batterielebensdauer von 2 bis 15 Jahren. Die Kommunikation zwischen Endgerät und Gateway erfolgt auf verschiedenen Frequenzkanälen mit Datenraten von 0,3 bis 50 kbit/s. Um die öffentlichen Frequenzen nicht zu überlasten sollen Lora Nodes (EndDevices) möglichst nicht mehr als eine Nachricht pro ca. 5 min senden. Damit ist der Einsatz für Realtimeanwendungen limitiert.

Die Frequenzspreizung ermöglicht eine hohe Effizienz bei Datentransfer und Energieverbrauch. Interferenzen werden dadurch minimiert. Die Datentransferrate zum Endgerät kann durch den LoRaWAN-Netzserver je nach Bedarf angepasst werden (ADR = Adaptive Data Rate).

Bei NarrowBand IoT (NB-IoT) handelt es sich um einen Funkstandard, der speziell für das Internet der Dinge (IoT, Internet of Things) vorgesehen ist. Er setzt auf vorhandene Mobilfunknetze auf und ermöglicht die Vernetzung von Geräten und Maschinen bei hoher Funkabdeckung und geringem Energiebedarf. Die Basis von NB-IoT ist der 3GPP-Standard (3rd Generation Partnership Project), eine weltweite Standardisierung der Funk-Technologie für UMTS, GMS, LTE und NGN (5G). Somit arbeitet NB-IoT nicht in einem separaten Netz, sondern greift auf die Frequenzbereiche der bestehenden Mobilfunknetze zurück.

Im Gegensatz zum normalen Mobilfunknetz ist die Funkversorgung bei NB-IoT auch an schwer zugänglichen Orten wie in Kellerräumen gegeben. Es handelt sich bei NarrowBand IoT um eine LPWA-Technologie (Low Power Wide Area). Eine weitere Bezeichnung für NB-IoT ist LTE Cat NB1. Spezifiziert ist der Standard vom 3GPP (3rd Generation Partnership Project). Er lässt sich von Netzbetreibern für die verschiedenen Anwendungen des Internets der Dinge in bestehende Mobilfunknetze integrieren und ist parallel zu den üblichen Mobilfunkstandards zusätzlich verfügbar.

• Anwendungen von NB-IoT sind in folgenden Bereichen zu finden:
• Smart City (intelligente Stadt)Smart Building (intelligente Gebäude)
• Transport und Logistik
• Produktion und Industrie
• Landwirtschaft
• Sicherheitstechnik
• Lokalisation von Gegenständen
• Lokalisation von Personen oder Tieren

Bluetooth Low Energy, Bluetooth LE (kurz BLE), ehemals Bluetooth Smart, ist eine Funktechnik, mit der sich Geräte in einer Umgebung von etwa 10 Metern vernetzen lassen. Im Vergleich zum „klassischen“ Bluetooth soll BLE einen deutlich geringeren Stromverbrauch und geringere Kosten mit einem ähnlichen Kommunikationsbereich haben. Die unabhängig entwickelte Technik wurde 2009 als optionaler Teil von Bluetooth 4.0 veröffentlicht.

Technisch ist Bluetooth Low Energy nicht rückwärtskompatibel, neuere Bluetooth-Geräte müssen zusätzlich den LE-Protokollstapel unterstützen, um sich verbinden zu können. Mit der Bluetooth-Spezifikation 4.2 wurde IPv6 in den Smart-Protokollstapel integriert, um die Technik besser für das Internet der Dinge zu positionieren. Bluetooth 5.0 umfasst nur Änderungen für Low Energy mit neuen Modi für die Gebäudeautomation wofür später auch ein Mesh-Protokoll hinzugefügt wurde. Mit Bluetooth 5.1 als Update von 5.0 wurde 2019 eine zentimetergenaue Ortung eingeführt.

Im Juli 2021 wurde Bluetooth 5.3 veröffentlicht. Hierbei wurden die Modi für bessere Latenzzeiten überarbeitet, einschließlich eines schnelleren Moduswechsels. Zusammen mit Verbesserungen bei der Verschlüsselung sollen damit medizinische Geräte besser unterstützt werden. 

Die Abkürzung UWB steht für Ultra-Wideband, was im Deutschen Ultra-Breitband bedeutet. Es handelt sich um eine digitale Funktechnik, die zur Kommunikation über kurze Distanzen vorgesehen ist. Ein besonderes Einsatzszenario ist die Indoor-Echtzeit-Positionsbestimmung (RTLS) mithilfe von UWB im industriellen Umfeld. Ultra-Wideband erzielt im Vergleich zu anderen Techniken zur Positionsbestimmung, wie beispielsweise per BLE eine deutlich höhere Genauigkeit von wenigen Zentimetern. Die Positionsbestimmung basiert nicht auf der Messung von Signalstärken, sondern auf der Messung von Signallaufzeiten. Geräte, deren Position bestimmt werden sollen, werden mit kleinen Sendern (Tags) ausgestattet. Im Indoorbereich befinden sich mehrere Empfänger, die die Signale der Tags empfangen und die Unterschiede ihrer Laufzeit auswerten. Die Kombination der Messwerte von mindestens drei Empfängern erlaubt eine Positionsangabe mit einer Genauigkeit zwischen zehn und 30 Zentimetern. 

Echtzeit-Lokalisierung (engl. Real-time locating - RTLS), ein Begriff aus der Funknavigation bzw. Funkortung, ist zunächst die Bestimmung des Ortes eines identifizierten Objekts an einem zunächst unbekannten Ort ohne nähere Feststellung der zugehörigen Orientierung. Damit können Lage und Aufenthalt von Objekten, Fahrzeugen oder Personen bestimmt und mit der Identität verknüpft werden.

Technologien für RTLS-Systeme:

• UWB
• LIDAR
• BLE
• GPS

RFID (englisch radio-frequency identification „Identifizierung mit Hilfe elektromagnetischer Wellen“) bezeichnet eine Technologie für Sender-Empfänger-Systeme zum automatischen und berührungslosen Identifizieren und Lokalisieren von Objekten und Lebewesen mit Radiowellen.

Ein RFID-System besteht aus einem Transponder (umgangssprachlich auch Etikett, Label oder Tag genannt), der sich am oder im Gegenstand bzw. Lebewesen befindet und einen kennzeichnenden Code enthält, sowie einem Lesegerät zum Auslesen dieser Kennung.

RFID-Transponder können so klein wie ein Reiskorn sein und implantiert werden, etwa bei Haustieren. Darüber hinaus besteht die Möglichkeit, RFID-Transponder über ein spezielles Druckverfahren stabiler Schaltungen aus Polymeren herzustellen. Die Vorteile dieser Technik ergeben sich aus der Kombination der geringen Größe, der unauffälligen Auslesemöglichkeit und dem geringen Preis der Transponder (teilweise im Cent-Bereich).

Die Kopplung geschieht durch vom Lesegerät erzeugte magnetische Wechselfelder in geringer Reichweite oder durch hochfrequente Radiowellen. Damit werden nicht nur Daten übertragen, sondern auch der Transponder mit Energie versorgt. Zur Erreichung größerer Reichweiten werden aktive Transponder mit eigener Stromversorgung eingesetzt, die jedoch mit höheren Kosten verbunden sind.

Das Lesegerät enthält eine Software, die den eigentlichen Leseprozess steuert, und eine RFID-Middleware mit Schnittstellen zu weiteren EDV-Systemen.