IoT-Plattformen: So funktionieren sie, das steckt dahinter

• Wie funktionieren IoT-Plattformen?
• Die wichtigsten IoT-Plattformanbieter im Überblick
• Vorteile bei der Verwendung von IoT-Plattformen aus der Praxis
• Narrowband-IoT und LTE-M ergänzen 5G
• Der IoT-ready-Selbstcheck

Sogenannte IoT-Plattformen steuern den Datenaustausch zwischen Sensoren, Aktoren und Anwendungen und ermöglichen die intelligente Koordination sämtlicher Bestandteile einer vernetzten Gerätewelt. Welche Plattformen es gibt, wie diese funktionieren und welche Schnittstellen es gibt, erfahren Sie hier.

Eine Maschine ist nur so intelligent wie die Logik, die sie steuert. Diese alte Weisheit aus der Informatik trifft umso mehr auf die moderne Welt des Internet dof Things (übersetzt: Internet der Dinge, kurz: IoT) zu. Wann immer also Geräte miteinander arbeiten sollen, ist eine geeignete IoT-Plattform vonnöten. Diese kann im einfachsten Fall direkt auf einem Kleinstcomputer untergebracht sein – oder mit Hilfe der Cloud Geräte aus der Ferne steuern und überwachen. Ein Vorteil solcher Plattformen: Sie können mögliche Ausfälle und Probleme früh erkennen. Außerdem lassen sich mit Hilfe von Big-Data-Analyseverfahren Energiekosten senken.

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Wie funktionieren IoT-Plattformen?

Aufgabe des IoT ist die Vernetzung physischer und virtueller Gegenstände (wie beispielsweise virtuelle Rechenzentren). Zu diesem Zweck kommen in der Informationstechnik sogenannte IoT-Plattformen zum Einsatz. Sie fungieren ähnlich wie bei einem Computer das Betriebssystem als Schnittstelle zu den Anwendungsprogrammen. Ein Beispiel hierfür aus dem Heimbereich ist das Smart-Home-System Philips Hue. Dieses System vernetzt mehrere Geräte mit bestimmten Einzelfunktionen (wie Glühbirnen, Schalter oder Thermostate) miteinander. Finden solche Anwendungen hingegen in der Industrie statt, ist häufig auch von IIoT (Industrial IoT) beziehungsweise IIoT-Plattformen die Rede.

Es handelt sich bei diesen IoT-Plattformen um einheitliche Grundlagen, auf deren Basis Anwendungen entwickelt und ausgeführt werden können. Unternehmen  können derartige Plattformen sowohl vor Ort („On premises”) oder in der Cloud installieren und betreiben. Einen Spezialfall bildet hierbei das sogenannte Edge Computing: Hier installeieren Sie die IoT-Plattform am Ort oder örtlich nahe an der Datenerhebung. Die Verarbeitung der Daten erfolgt hingegen in der Cloud. Die Art der Datenübertragung ist hierbei häufig zweitrangig. Inzwischen werden hier auch das 5G-Echtzeitnetz und der IPv6-Adressraum mit einbezogen. Ein sogenannter IoT-Hub sorgt dabei für die Koordination des eigentlichen Datenaustauschs zwischen den Geräten. Hier hat sich der sogenannte Message Queuing Telemetry Transport (MQTT) als De-facto-Standard etabliert.

Er ist als offenes Netzwerkprotokoll in fast allen IoT-Hubs implementiert. Um im industriellen Bereich die Kommunikation auf Basis der verbreiteten Feldbus-Systeme (beispielsweise CAN-Bus) zu ermöglichen, werden sogenannte Feldbus-Koppler verwendet. Sie sorgen für die notwendige Übersetzung zwischen den einzelnen Kommunikationsarchitekturen. Die Anwender:innen beziehungsweise Enwickler:innen bekommen in der Praxis von diesen Mechanismen meist nicht allzu viel mit – die IoT-Plattform setzt schließlich auf höherer Abstraktionsebene an. Dennoch ist dieses Prinzip bei der Realisierung von komplexen IoT-Vorhaben von besonderer Bedeutung.

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Eine IoT-Plattform stellt das Bindeglied zwischen Hard- und Software im IoT-Umfeld dar.

Die wichtigsten IoT-Plattformanbieter im Überblick

Neben den „großen Drei” (Amazon, Microsoft und Google) bieten mittlerweile diverse Hersteller spezialisierte Plattformen unter anderem für ihre eigenen Maschinen und Geräte an. Auch im Nischenumfeld gibt es für fast jeden Bedarf eine passende Plattform. Zu den bekanntesten Plattformen zählen:

• Amazon Web Services (AWS) IoT Core / Sitewise: Qualitäts- und Zustandsüberwachung, vorausschauende Wartung und OPC UA sowie zahlreiche Drittanbieter-Geräte, die unterstützt werden
• Microsoft Azure IoT: Bietet unter anderem Digital-Twin-Anwendungen und Augmented-Reality-Funktionen, sowie Musteranalyse
• Google Cloud IoT: Besonders stark bei Themen wie Smart Parking, Logistikverwaltung und Smart Buildings

Die bekanntesten und beliebtesten IoT-Plattformen im Industriesektor sind:

• Siemens Mindsphere: Cloudbasiertes, offenes IoT-Betriebssystem für Siemens-Produkte und darüber hinaus
• ABB Ability Platform: Basiert auf Microsoft Azure, unterstützt unter anderem Profibus, OPC UA und Modbus
• SAP Leonardo: Sowohl Industriekunden als auch Handel und Logistik nutzen hier Maschinenlernsysteme, Big-Data-Auswertungen und vieles mehr
• Bosch IoT Suite: Basiert auf Open-Source-Systemen, ist jedoch vor allem für Bosch-IoT-Kunden konzipiert
• IBM Watson IoT: Unterstützt das Gebäude- und Anlagenmanagement, bietet KI-gestützte Analysen und Echtzeitauswertungen
• PTC Thingworx: Ein Kooperationsprojekt mit Microsoft, verknüpft IoT und Augmented Reality (AR) über neuronale Netzwerke
• A1 Digital IoT: Besonders herstellerunabhängige Plattform, die verschiedenste Geräte in einfache bis komplexe IoT-Anwendungen überführt

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Auch Vodafone bietet eine eigene IoT-Plattform. Der wesentlicher Vorteil: Wir liefern die notwendige Konnektivität auf Wunsch gleich mit dazu. In einer einzigen IoT-Plattform verwalten Sie sämtliche SIM-Karten, Verbindungen und Dienste. Realisieren Sie Anwendungen der vorausschauenden Wartung („Predictive Maintenance”), erhöhen Sie Ihre Maschinenauslastung und nehmen Sie Geräte ohne große Verzögerungen in Betrieb. Durch die globale Ausrichtung der Plattform haben Sie an jedem Ort der Welt den vollen Überblick.

Vorteile bei der Verwendung von IoT-Plattformen aus der Praxis

Wie bereits erwähnt, heben IoT-Plattformen das Thema Geräteverwaltung je nach Art und Umfang auf eine völlig neue Ebene. Allen gemein ist die intelligente Verknüpfung von Sensordaten mit der zugrunde liegenden Geschäftslogik und die darauffolgende teil- oder vollautomatische Auslösung von Entscheidungen:

• Maschinen, die sich selbst überwachen, fallen nicht so leicht aus oder reparieren sich sogar selbst.
• Die Fernwartung von Maschinen und Anlagen spart Reisekosten und schont das Klima.
• Vernetzte Produktions- und Logistikumgebungen optimieren sich selbst mit Hilfe von künstlicher Intelligenz und sorgen für enorme Energieeinsparungen.
• Die vollständige und fortlaufende Überwachung von Kühlketten führt zu weniger verdorbener Ware und besseren Lebensmitteln.
• Intelligente Straßenbeleuchtung und smarte Verkehrsleitsysteme sorgen für eine verbesserte Infrastruktur in der Smart City von morgen.
• Modernes Edge Computing rückt die Datenverarbeitung näher an den Ort des Geschehens und sorgt für maximale Sicherheit.

Die Kommunikation zwischen den einzelnen Geräten und der IoT-Plattform erfolgt auf Wunsch komplett standortübergreifend und in Echtzeit: Möglich machen dies sogenannte SD-WANs (Software-definierte Wide-Area-Netzwerke). Hier die einzelnen Standorte ganz einfach als gemeinsames Netzwerk definiert und vom übrigen Internet abgeschirmt. So lassen sich jederzeit weitere Standorte hinzufügen, ohne dass hierfür herkömmliche Technologien wie VPNs (Virtuelle private Netzwerke) und Standleitungen zum Einsatz kommen müssen.

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Narrowband-IoT und LTE-M ergänzen 5G

Parallel zum neuen Mobilfunkstandard und LTE-Nachfolger 5G sind auch Narrowband-IoT sowie LTE-M optimale Standards zur Gerätevernetzung über Mobilfunk. Die Gerätevernetzung im Schmalband- beziehungsweise 4G-Netz ermöglicht schon jetzt die Verknüpfung auch schwierig zu erreichender Standorte innerhalb von Gebäuden und hinter dicken Mauern und sogar Sprachübertragung. Mit dem Narrowband-IoT Development Kit können Sie mögliche Standorte problemlos überprüfen, bevor Sie sie in Ihre IoT-Infrastruktur einbinden. Mehr Information lesen Sie in unserem Whitepaper: Narrowband IoT und LTE-M.

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Sowohl NB-IoT als auch LTE-M profitieren von globaler Netzabdeckung und der Standardisierung und Unterstützung durch führende Telekommunikations-Gremien und -Anbieter. Doch im Detail gibt es wichtige Unterschiede. Laden Sie jetzt unser Gratis-Whitepaper zu beiden IoT-Vernetzungsarten und erfahren Sie, welches Protokoll für welchen Einsatzzweck am geeignetsten ist.

Der IoT-ready-Selbstcheck

Die Institut der deutschen Wirtschaft Köln Consult GmbH betreibt zusammen mit dem Forschungsinstitut für Rationalisierung (FIR) e.V. an der RWTH Aachen eine Webseite zur Industrie-4.0-Readiness. Dort können Sie herausfinden, wie weit Ihr Unternehmen auf dem Weg zum IoT-Profi bereits gekommen ist und welche Hürden eventuell noch zu nehmen sind. Füllen Sie hierzu den Fragebogen aus und finden Sie so heraus, auf welcher Stufe der Automatisierung Sie sich befinden und welche Herausforderung Ihnen wahrscheinlich als Nächstes bevorsteht. Die Vodafone IoT News halten Sie dabei regelmäßig zu Trends und Produkten rund um IoT auf dem Laufenden. — Diving Deeper ist das Videoformat von Vodafone Business und OMR. Wir verbinden MyMüsli Co-Founder Max Wittrock mit spannenden digitalen Startups und sprechen über ihre Geschichte, Business-Modelle und Erfolgsgeheimnisse. Inspirierende, wertvolle Einblicke und ein Blick hinter die Kulissen von Foodboom, Ecosia, Appinio, Independesk und tonies und ihren Gründer:innen. In der fünften Folge der Reihe trifft Max Wittrock auf die tonies®, beziehungsweise die Gründer des überaus erfolgreichen Start-ups dahinter aus Düsseldorf. Ihr Ziel: Weltweit Kinderherzen mit Hörspielen als clevere Audiosysteme im Spielzeugformat höher schlagen zu lassen. Und nicht nur jetzt, sondern auch noch in vielen Jahren am Markt erfolgreich zu sein.

IoT-Plattformen: das Wichtigste in Kürze

• Wenn Geräte über das Internet of Things miteinander arbeiten sollen, benötigen Sie eine geeignete IoT-Plattform.
• IoT-Plattformen funktionieren wie Computer-Betriebssysteme und sind die Schnittstelle zu den Anwendungsprogrammen.
• Neben Amazon, Microsoft und Google bieten mittlerweile auch anderer Hersteller spezialisierte IoT-Plattformen an.
• Durch schlaue Analyse von Sensordaten ermöglichen IoT-Plattformen zum Beispiel Maschinen, die sich selbst überwachen.
• Der LTE-Nachfolger 5G, Narrowband-IoT oder LTE-M ermöglichen Ihnen eine zuverlässige Verlknüpfung Ihrer IoT-Geräte mit der IoT-Plattform.

Welche IoT-Plattform nutzen Sie zur Gerätevernetzung beziehungsweise welche ist Ihr Favorit? Wir sind gespannt auf Ihren Kommentar.