Das Internet der Dinge wird im Jahr 2020 angeblich aus rund fünfzig Milliarden Geräten bestehen. Zu diesem Zeitpunkt werden mehr Sensoren, Roboter und Maschinen miteinander kommunizieren, als Menschen. Dieses Internet der Dinge wird das Rückgrat jeder intelligenten Stadt, jedes intelligenten Transportsystems und jeder intelligenten Fabrik. Doch wie will man fünfzig Milliarden Geräte überhaupt mit dem Internet verbinden? Wenn euphorisierte Vordenker von den Möglichkeiten des Internets der Dinge schwärmen, klammern sie die Frage nach der nötigen digitalen Infrastruktur oft aus. Dabei ist die sogenannte 4. Revolution ohne effiziente Vernetzung kaum vorstellbar.

Im Zeitalter des Internets der Dinge ist eine Vernetzung per Kabel oft unmöglich. Sensoren und Maschinen sind mobil, klein oder weit voneinander entfernt. Das WLAN aus dem Wohnzimmer reicht hierfür auch nicht aus. Als Alternative bleibt in Deutschland bisher meist nur der Mobilfunk. Die Mobilfunknetze sind aber auf menschliche Nutzer ausgelegt. Wir lassen unsere teuren Smartphones ständig eingeschaltet. Durch das Telefonieren oder Versenden von Bildern generieren wir viele Daten. Auch haben wir uns daran gewöhnt, jeden Abend den Akku aufzuladen.

Dagegen funktioniert die Maschine-zu-Maschine-Kommunikation im Internet der Dinge gänzlich anders. Sensoren senden unregelmäßig kleinste Datenpakete und schalten sich zwischenzeitlich aus, um Strom zu sparen. Oft werden Batterielaufzeiten von mehreren Jahren angestrebt. Jedes Gerät darf in der Produktion nur wenige Euro kosten. 

Mobilfunknetze entlasten

Nicht nur das heimische WLAN, sondern auch die modernen LTE-Mobilfunknetze werden mit der massenhaften Maschinenkommunikation von morgen überfordert sein. Stromverbrauch, Übertragungskosten und Netzbelastung werden enorme Ausmaße erreichen. Das muss nicht so sein. Internationale Standardisierungsgremien haben diese Schwächen bereits erkannt (Artikel liegt hinter einer Paywall). Sie suchen abseits des Mobilfunks nach Übertragungstechniken für die Geräteflut im Internet. Das Besondere ist, dass diese Standards nicht auf Mobilfunknetzen aufbauen, sondern lizenzfreie Funkfrequenzen ausnutzen und so die Mobilfunknetze entlasten. 

Werden Funkfrequenzen zur lizenzfreien Nutzung freigegeben, stehen sie der Allgemeinheit unter bestimmten technischen Rahmenbedingungen kostenlos zur Verfügung. Die bekannteste Technik, die ein unlizenziertes Frequenzspektrum nutzt, ist jene für WLAN. Obwohl nur wenige freie Funkfrequenzen dafür zur Verfügung stehen, transportiert es seit Jahren über die Hälfte des mobilen Datenverkehrs und entlastet so die Mobilfunknetze. Die verwendeten technischen Protokolle sind dabei offen und werden ständig weiterentwickelt.

Nur ein kleiner Teil des Frequenzspektrums ist frei nutzbar

Trotz dieser zentralen Bedeutung für unsere digitale Kommunikation und das große Potenzial für das zukünftige Internet der Dinge, steht für WLAN nur ein kleines Spektrum zur Verfügung. Deutlich über 90 Prozent des gesamten Frequenzspektrums sind exklusiv an bestimmte Lizenznehmer vergeben, wie zum Beispiel Mobilfunk- oder Rundfunkunternehmen. Nur ein kleiner Teil des verfügbaren Frequenzspektrums ist frei nutzbar und steht der Allgemeinheit zur Verfügung. Ohne dieses lizenzfrei nutzbare Frequenzspektrum kann sich die WLAN-Technik jedoch nicht weiterentwickeln.

So ist ein zentrales Problem die geringe Reichweite der bisher zur Verfügung stehenden Funkfrequenzen: Im derzeit zugewiesenen Frequenzspektrum können zwar große Datenmengen übertragen werden, jedoch nur über wenige Meter. Hindernisse wie Wände oder Bäume werden kaum durchdrungen. Dies ist beispielsweise der Grund, warum selbst in kleineren Büros mehrere WLAN-Access-Points benötigt werden. Nicht ohne Grund werden die Frequenzbereiche für WLAN als "Schrottbänder" bezeichnet.

Die wertvollen Funkfrequenzen unterhalb von einem Gigahertz, die eine Datenübertragung über hohe Reichweiten bei gleichzeitig geringem Energieaufwand erlauben, waren dem terrestrischen Fernsehen und Rundfunk zugeordnet und wurden in den letzten Jahren sukzessive exklusiv an Mobilfunkunternehmen versteigert. Die letzte dieser Versteigerungen brachte der Bundesregierung im Jahr 2010 rund 3,5 Milliarden Euro ein.