Ihre Cloud-IoT-Plattform muss IoT-Endpunkte und Event-Streams überwachen, Daten am Rand und in der Cloud analysieren sowie die Entwicklung und Bereitstellung von Anwendungen ermöglichen. [...]
IoT, das Internet der Dinge, ist derzeit eines der am meisten gehypten Themen in der Welt der Computer. Cloud-IoT-Plattformen könnten das IoT auf der Hype-Skala sogar noch übertreffen. Nichtsdestotrotz verfügen beide über echte Anwendungen und könnten für Ihr Unternehmen wichtig werden. In diesem Artikel werden wir versuchen, IoT- und Cloud-IoT-Plattformen ohne allzu viele technische Details zu definieren und dann zu erörtern, was Sie von einer Cloud-IoT-Plattform erwarten und wie Sie sich für eine entscheiden sollten.
Die einfache Erklärung von IoT ist, dass es sich um physische Gegenstände handelt, die mit dem Internet verbunden sind. Diese Dinge können Sensoren haben, die verschiedene Parameter messen und ihre Daten über das Internet senden – typischerweise zurück zu einem entfernten oder einem „Edge“-Server, der sich in der gleichen geografischen Lage befindet. Dinge, die mit dem Internet verbunden sind, können auch über das Internet Anweisungen erhalten und auf diese reagieren. Am nützlichsten ist es, wenn die physischen Gegenstände, aus denen das IoT besteht, sowohl Messungen senden als auch Anweisungen empfangen können.
Zum Beispiel könnte ein „intelligenter“, mit dem Internet verbundener Bodenfeuchtigkeitssensor seine Messwerte periodisch mitteilen, und wenn der Boden auf einem Feld zu trocken ist, könnte sich ein mit dem Internet verbundenes Wasserventil öffnen. Wenn die Bodenfeuchte ausreichend ist, schließt sich das Ventil.
Der Feuchtigkeitssensor und das Wasserventil könnten mit demselben „Edge-Computing“-Gerät oder Knotenpunkt verbunden sein, der mit dem Internet kommuniziert, oder sie könnten mit verschiedenen Knotenpunkten verbunden sein, da für ein großes Feld wahrscheinlich viele Bodenfeuchtigkeitssensoren verwendet werden, während für jedes Feld nur ein zentrales Bewässerungssystem erforderlich wäre.
Wie hängt das IoT mit der Cloud zusammen?
Das „Internet“ ist natürlich kein Endpunkt, sondern eine zusammenhängende Sammlung von Netzwerken, die Daten miteinander austauschen. Beim IoT befinden sich die Remote-Endpunkte oft auf einem Cloud-Server und nicht auf einem einzelnen Server innerhalb eines privaten Rechenzentrums. Der Einsatz in einer Cloud ist nicht unbedingt notwendig, wenn man nur die Bodenfeuchte an mehreren Standorten messen will, aber sie kann sehr nützlich sein.
Angenommen, die Sensoren messen nicht nur die Feuchtigkeit des Bodens, sondern auch die Bodentemperatur, die Lufttemperatur und die Luftfeuchtigkeit. Angenommen, der Server nimmt Daten von Tausenden von Sensoren entgegen und liest auch einen Vorhersage-Feed des Wetterdienstes ein. Wenn Sie den Server in einer Cloud betreiben, können Sie all diese Daten in einen Cloud Storage leiten und sie dazu verwenden, eine maschinelle Lernprognose für den optimalen Wasserfluss zu erstellen. Dieses Modell könnte so ausgeklügelt und skalierbar sein, wie Sie wollen.
Darüber hinaus bietet der Betrieb in der Cloud Einsparungen. Wenn die Sensormeldungen einmal pro Stunde eingehen, muss der Server für den Rest der Stunde nicht mehr aktiv sein. In einer „serverlosen“ Cloud-Konfiguration bewirken die eingehenden Daten, dass eine Funktion zum Speichern der Daten in Gang gesetzt wird und dann ihre Ressourcen freigibt. Eine andere Funktion wird nach einer Verzögerung aktiviert, um die neuen Daten zu aggregieren und zu verarbeiten und den Sollwert für den Wasserstrom zur Bewässerung nach Bedarf zu ändern. Dann wird auch sie ihre Ressourcen freigeben.
Lokale vs. entfernte IoT-Rückkopplungsschleifen
In unserem Bewässerungsbeispiel funktioniert das System auch dann noch, wenn die Antwortzeit des Cloud-Servers eine Stunde beträgt. Andere Systeme sind viel weniger tolerant gegenüber Verzögerungen.
Nehmen wir zum Beispiel ein selbstfahrendes Auto: Es beobachtet ständig die Straße, identifiziert Hindernisse und misst seine Position. Es kann auch ständig seine Daten an die Cloud senden, aber es kann sich nicht auf einen Remote-Server verlassen, um Gas, Bremsen oder Lenkung einzustellen. Das alles muss lokal erfolgen.
Dies ist eine der wesentlichen Lektionen eines Kurses zur Einführung in die Technik von Steuerungssystemen: Schieben Sie die Kontroll-Rückkopplungsschleifen auf das niedrigstmögliche Niveau herunter. Ja, ein Remote-Supervisor kann den Ziel-Sollwert oder den Routenplan ändern, aber das Fahrzeug selbst muss sich um alle zeitkritischen Aktionen kümmern.
Wesentliche Cloud-IoT-Funktionen
Eine Cloud-IoT-Plattform muss IoT-Endpunkte und Event-Streams überwachen, Daten am Rand und in der Cloud analysieren und die Anwendungsentwicklung und -bereitstellung ermöglichen. Dies sind die wesentlichen Funktionen, die für praktisch jede IoT-Implementierung erforderlich sind.
Um die Analyse von Cloud-Daten und die Anwendungsentwicklung zu ermöglichen, benötigt die IoT-Plattform Zugriff auf Cloud-Speicher. Bei industriellen IoT-Geräten und -Fahrzeugen können viele Daten gespeichert werden, obwohl sie für langfristige Analysezwecke gefiltert oder aggregiert werden können. Industrielles IoT kann auch eine Herausforderung in Bezug auf Netzwerk- und Protokollkonvertierungen darstellen. Die altmodischen industriellen programmierbaren Steuerungen sind nicht für Ethernet und TCP/IP gemacht.
Ein weiteres Puzzleteil ist der Transport der Daten von den Edge-Geräten zur Cloud-Plattform. Für Anwendungen in Innenräumen kann man oft kabelgebundenes Ethernet oder Wi-Fi verwenden. Für Anwendungen im Freien, wie z.B. in der Landwirtschaft, ist die Verwendung von Zellulardaten üblich, und zwar mit zellularen M2M (Machine-to-Machine)-Plänen anstelle von viel teureren Mobilfunkplänen.
Managed IoT Connectivity Services können bei diesem Thema helfen. Bei einigen dieser Dienste geht es hauptsächlich um die Verwaltung von SIM-Karten und damit verbundenen Daten; breitere IoT-Konnektivitätsplattformen befassen sich auch mit Edge-Device-Betriebssystemen und Agenten. Vorsicht: Einige ausgereifte M2M-Dienste haben „IoT“ zu ihrem Branding hinzugefügt, ohne echte IoT-Fähigkeiten anzubieten.
Überlegungen zur IoT-Plattform
Anstatt einfach auf eine attraktiv klingende Cloud-IoT-Plattform aufzuspringen, sollten Sie zunächst Ihre eigenen Anforderungen bestimmen und einige Überwachungs-, Analyse-, Kontroll- und Anwendungsarchitekturen skizzieren, die diese erfüllen könnten. Finden Sie die Teile des Designs heraus, die die Benutzererfahrung, Daten und Geschäftsentscheidungen betreffen, bevor Sie sich auf die Technologie stürzen.
Vermeiden Sie es, das Design auf ein bestimmtes Gerät, ein bestimmtes Betriebssystem, ein bestimmtes Gateway, eine bestimmte Edge-Plattform, ein bestimmtes Netzwerk, ein bestimmtes Kommunikationsprotokoll, eine bestimmte Cloud-Plattform oder eine bestimmte Cloud-Marke auszurichten. Stattdessen entwerfen Sie zunächst in allgemeinen Begriffen. Finden Sie heraus, welche Funktionen für Ihre Anwendung am wichtigsten sind, und verwenden Sie diese Liste, um Ihre Plattformauswahl zu treffen. Mit anderen Worten: Es ist ein Prozess.
Cloud-IoT-Kosten können schwer vorhersehbar sein und leicht unterschätzt werden. Ein Teil des Problems besteht darin, dass die Preisgestaltung bei Cloud Computing von Natur aus kompliziert ist. (Oft ist der einzige Weg, um wirklich zu wissen, was eine Cloud-Anwendung kostet, sie einen Monat lang laufen zu lassen und sich dann die Rechnung anzusehen). Ein anderer Teil des Problems besteht darin, dass Cloud-IoT-Plattformen im Allgemeinen einen Einführungsrabatt bieten. Wenn Sie sich auf den Einführungspreis verlassen, können Sie eine böse Überraschung erleben, sobald die Preise steigen. Schließlich ist es leicht, die Kosten für die Datenspeicherung zu vernachlässigen, und schwer, eine langfristige Strategie für die Entsorgung älterer unwesentlicher Daten zu implementieren.
Ein weiterer schwieriger Teil des Prozesses ist die Bewertung der eigenen Fähigkeiten. Haben Sie Erfahrung im Umgang mit Geräten und Sensoren? In Kommunikationsprotokollen und Netzwerken? In der Architektur, dem Betrieb und der Verwaltung von Cloud-Anwendungen? Werden Ihre Mitarbeiter in der Lage sein, sich dem Aufbau Ihrer IoT-Anwendung zu widmen, oder haben sie wichtige laufende Aufgaben? Werden Sie neue Mitarbeiter einstellen müssen? Sind neue Mitarbeiter mit den richtigen Fähigkeiten verfügbar?
Diese Einschätzungen geben Ihnen Aufschluss darüber, ob Sie sich für eine Cloud-IoT-Plattform mit vollem Funktionsumfang oder eine Bare-Bone Cloud-Plattform entscheiden sollten. Einige Anbieter liefern robuste, fast vollständige Plattformen, die sich leicht an Ihre Anwendungsanforderungen anpassen lassen. Andere Anbieter liefern zwar nur einige der benötigten Komponenten, aber sie verlangen von Ihnen viel mehr Integration und Anpassung, entweder intern oder mit Hilfe von Beratern.
Ich kann den Wert der Durchführung eines Proof-of-Concept für Ihre erste Cloud-IoT-Bereitstellung gar nicht genug betonen. Wie bei jedem anderen Projekt, bei dem es um Softwareentwicklung geht, müssen Sie damit rechnen, dass Ihr erster Versuch scheitern wird, damit Sie aus Ihren Fehlern lernen und es beim nächsten Mal richtig machen können. Erst wenn Ihr Proof of Concept erfolgreich ist, können Sie mit der Skalierung beginnen.
*Martin Heller ist mitwirkender Redakteur und Rezensent bei InfoWorld. Zuvor war er als Berater für Web- und Windows-Programmierung tätig und entwickelte von 1986 bis 2010 Datenbanken, Software und Websites. In jüngerer Zeit war er als VP für Technologie und Ausbildung bei Alpha Software und als Vorsitzender und CEO bei Tubifi tätig.
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