Plattformen für das Internet der Dinge, solutions.hamburg, 05.09.16
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Das Dokument behandelt die verschiedenen Plattformen für das Internet der Dinge (IoT) und deren kritische Bedeutung für die Entwicklung von IoT-Lösungen. Es werden verschiedene Angebote wie Platform-as-a-Service (PaaS) und Software-as-a-Service (SaaS) erläutert und die Faktoren, die bei der Auswahl einer geeigneten Plattform zu beachten sind, hervorgehoben. Zühlke bietet Unterstützung bei der Bedarfsanalyse und Implementierung von IoT-Lösungen an.
Plattformen für das Internet der Dinge, solutions.hamburg, 05.09.16
- 1. © Zühlke 2015 Plattformen für das Internet der Dinge Kennst Du eine, kennst Du alle? Dr. Boris Adryan Principal Consultant
- 2. Dr. Boris Adryan § seit 1. September bei Zühlke (Deutschland) § langjähriger IoT-Enthusiast § Gründer von thingslearn Ltd. § Board Member & Strategic Advisor bei PyCom, BioSelf, OpenSensors § davor: Leiter einer wissenschaftlichen Arbeitsgruppe im Bereich Machine Learning und Data Analytics an der University of Cambridge, England @BorisAdryan
- 3. Sensor Aktuator Funk Gateway Cloud - the magic happens here I’m somebody else’s computer.J Internetverbindung Funk Ich spreche WiFi. Messdaten Kommandos …und ich ein Smart-Phone on off Internet- verbindung Ich gehöredem Netzbetreiberund weiß, wann der Strom billigerist. Komme vom DWD und habehistorische Wetterdaten Ich kenneDein Auto. Du bist bald zu Hause! „open data" Infrastruktur andere Firmen Ich bin eine Heizung.
- 4. Ding BenutzerPlattform Sensor Aktuator Verteilung Speicherung Analyse Web / mobile App andere Dienste Die Plattform ist ein elementarer Bestandteil einer IoT-Lösung.
- 5. Potentielle Szenarien Ding „eigene” Komplettlösung lokal (beim Gerät) on-prem (Dienstleister) Benutzer Cloud-Lösung Ding Ding Ding Ding Ding „eigene” Software-Lösung Platform-as-a-Service Software-as-a-Service Stichwort: SMACK Stack AWS IoT Azure IoT Viele, viele! Weithin vermarktet als „IoT-Plattform“. Thema heute! Benutzer Benutzer Benutzer
- 6. IoT und Cloud SaaS PaaS big data stack billig, wenn Zeit und Fähigkeit vorhanden leichter zu erlernen flexibler! weniger Fummelei komplette Kontrolle einfach in der Benutzung
- 7. EVRYTHNG - AWS IoT Manche SaaS IoT-Plattformen setzenauf öffentliche PaaS auf, z.B. ist Infrastructure-as-a-Service Platform-as-a-Service Software-as-a-Service Begriffsklärung von Service-Angeboten unser Angebot - Azure IoT “schlüsselfertige” Hardware vorgefertigte, aber zumeist unkonfigurierte Software-Module für Entwickler zum Teil vorgefertigte Komplettlösungen
- 8. Wo aber sollen SIE einsteigen? Und worauf sollten Sie achten? Nun, es kommt drauf an… Konsumgüter mit Internetverbindung
- 9. Die Qual der Wahl für Projektmanager und Entwickler: PaaS IoT-Plattform AWS IoT Azure IoT IBM/Watson IoT Cisco IoT System Google Cloud for IoT Salesforce IoT Cloud General Electric Predix Oracle Integrated Cloud SAP HANA IoT Services Xively Carriots Ubidots EMonCMS EVRYTHING Thingworx Tinamous Opensensors Thingspeak Gemalto Exosite Eyehub Particle Electric Imp WyzBee Thinger SmartLiving MTSIoT CreatorIoT PlatONE ParStream SmartThings PubNub data@sparkfun ... SaaS
- 10. Angebotsanalyse ist ein trockenes Geschäft...
- 12. Ihr Bedarf bestimmt, was eine “gute” Plattform ist! Mögliche Schwerpunkte: Die Auswahl einer PaaS und/oder SaaS-Plattform ist eine kritische Entscheidung! •Weiterleitung •Speicherung •Datenanalytik •Web Interface •Standards •APIs •u.v.a. Funktionen Verwendung Kosten •Funktionalität •Messages •Storage •Konzept •Sprachen •Flexibilität Entwicklung
- 13. Minimale Lösung: “Dump über http”-as-a-Service Ablegen der Daten mit http://yanza.com/post&mydevice&temp=21.3 http://yanza.com/?mydevice liefert: mydevice=20160907095123&temp=21.3 Fehlt Ihnen etwas? (Zeitstempel letzter Datensatz)
- 14. Wo bleibt die Sicherheit? • http post kann einfachst abgehört werden • jeder kann eine ID erraten und abfragen • jeder kann ‘mydevice’ als ID benutzen und neue Daten schreiben Ihre Antworten, die wir sehen wollten... Ältere Datensätze nicht abrufbar Keine anderweitige Funktionalität http-Verbindung sicherlich langsam
- 15. Dies ist nicht der große c‘t Plattform-Test! PaaS AWS... Azure... IBM... SaaS Ubidots Exosite OpenSensors ... Kosten Proto- kolle Device Manager … Anekdoten, Fallbeispiele, etc. - Wie haben andere etwas gemacht? Was würde Zühlke empfehlen?
- 16. Muß denn überhaupt „IoT“ draufstehen? Beispiel: SunSprite Wearable § 1 Messung/Minute von Helligkeit (Lux) und UV-Index § Gerät speichert Daten von bis zu einer Woche zwischen § Synchronisierung über BLE § Visualisierung in App § Langfristige Speicherung und agglomarative Analytik in der Cloud
- 18. Mobile backend-as-a-Service SunSprite ist ein Startup. Kriterien: § Schnelle Entwicklung § Option zur Skalierung § keine “Kostenfalle”
- 19. Skalierung horizontal: mehr Benutzer, Geräte, Datenpakete – also mehr I/O, Speicher, Compute vertikal: mehr Funktionalität, bessere Anpassung an spezielle Fälle, Option zum Experimentieren mit Business Modellen
- 20. © Zühlke 2015 Zühlke unterstützt Kunden bei Innovationen
- 21. © Zühlke 2015 wettbewerbsdifferenzierendStandard Für die meisten IoT-Lösungen, die Zühlke baut, kommt PaaS zum Einsatz.
- 22. © Zühlke 2015 PaaS bewahrt davor, das Rad neu zu erfinden … schaffen keinen Business-Wert, sind aber Zeitfresser: § Server-Infrastruktur § Skalierungsmechanismen § Deployment-Fragen … überlässt man besser Spezialisten: § Message Broker § Datenbanken (RDBMS und NoSQL) § Web Frameworks Manche Dinge…
- 23. © Zühlke 2015 PaaS gibt Entwicklern Flexibilität SaaS PaaS IaaS das richtige Maß an Customizing statt Lösungsdesign erlaubt Fokus auf fachliches Problem Risiko: „Programmieren in Pop-up-Boxen“ erfüllt Entwickler nicht. Hohe Produktivität, wo Plattform gut passt. Volle Kontrolle, wo Sonderlösung benötigt wird. Risiko: Not-invented-here- Syndrom verfehlt Produktivitätsziel Entwickler haben volle Kontrolle über den gesamten Stack, angefangen beim OS. Risiko: Ressourcenverlust durch wiederholte Evaluation von Tools, Frameworks, Komponenten
- 24. Warum gibt es dann die ganzen SaaS-artigen IoT-Plattformen? § Nicht jedes Budget erlaubt die Erstellung einer PaaS-basierten Lösung. § Bei genau definierten Anwendungen kann der Endkunde selbst auf die Plattform zugreifen – als IT-Dienstleister übernehmen wir nur die Konfiguration. § Für schnelles Prototyping erlauben diese Plattformen einen einfachen und meist kostenlosen Einstieg.
- 25. Begrüßungsbildschirm bei Ubidots Warum mehr investieren, wenn der Kunde genau nur diesen einen Scatter-Plot braucht?
- 26. „Open Data“ bei OpenSensors
- 27. Hübsch, aber eben nicht anpassbar
- 28. OpenSensors mit Node-RED § Vorteil: Bequeme Integration eigener und öffentlicher Daten. § Nachteil: Datentransfer und Compute nicht auf der Plattform.
- 29. IoT-Mashups sind durchaus eine Lösung – manchmal
- 30. Heimautomatisierung mit Thingspeak zu Bewundern bei Masanori Fujita, Director Solution Center IoT bei Zühlke Sensoren Arduino Raspberry Pi Photovoltaik
- 31. Datenlogging auf Twitter Sensoren Arduino Raspberry Pi Photovoltaik
- 32. Entscheidungen, Entscheidungen, ... Masa, warum hast Du eigentlich Thingspeak ausgesucht? Weil es eine sehr einfache Möglichkeit war, Visualisierung zu bekommen. Und wie kriegst Du die Daten da rein?
- 33. Die Protokoll-Frage! Streiten über die wichtigste Nebensache im IoT.
- 34. Begriffsklärung Physikalische Ebene: Hardware und wie die Information physikalisch übermittelt wird Logische Ebene: Wie die Information verpackt wird und zu ihrem Ziel findet Architektur der Lösung Informations- Architektur
- 35. Physikalische Ebene Funk-/Bus- Kommunikation mit einem immer verfügbaren lokalen Gateway Funkkommunikationder Devices mit einem temporären/mobilen Gateway § zum Gerät: BLE § zur Plattform: Mobilfunk, WiFi § zum Gerät: klassiche Field-Bus-Systeme, ZigBee, LoRaWAN, 6LoWPAN, etc. § zur Plattform: Ethernet, (V)DSL, Mobilfunk OSI-Layer 1-3
- 36. Logische Ebene Web-Protokolle OSI-Layer 4-7 IP (v4, v6) TCP, UDP, TLS/SSL Application Layer IoT-Protokolle HTTP, HTTPS, Sockets MQTT, CoAP, AMQP, XMPP, OPC UA
- 37. XML HTTP TLS TCP raw CoAP DTLS UDP riesiger overhead lesbarer Text binär wie TLS, aber robuster bei schlechter Verbindung geschwätzig und redundant „fire & forget“ Ist das akademisch oder wirklich praxisrelevant? HTML+XML (wie bei Thingspeak) CoAP+Rohdaten
- 38. Ein schwergewichtiges Protokoll kann viel – erzwingt manchmal aber auch eine gewisse Hardware OPC UA zu teuer für Standard- Haushaltsgeräte wäre aber praktikabel mit einem Gateway Hypothetisches Beispiel:
- 39. Andersherum geht es auch: ein passendes Protokoll für jede Leistungsklasse leistungsstarker Rechner permanente Verbindung leistungsschwacher Rechner transiente, n 1 schnelle Verbindungen leistungsschwacher Rechner sporadische, langsame Verbindung AMQP MQTT CoAP
- 40. Andere Leistungsmerkmale bei IoT-Plattformen in diesem Zusammenhang • Verwaltung von Geräten und Gerätestatus (Batterie, online, „last seen“, ...) • Logische Organisation von Geräten passend zur Topologie (Standorte, funktionelle Gruppen, „Topics“, ...) • unterstützte Protokolle für die Anbindung der Geräte • Libraries oder Komponenten für die Device-Seite (z.B. Microsoft bietet SDKs für den Azure IoT Hub an)
- 41. Benutzer Plattform andere Dienste Wie generiert man Mehrwert? API? Visualisierung? § Datenverarbeitung? § in Echtzeit?
- 42. Predictive Maintenance mittels großer Datenmengen und Machine Learning Es kommt auf die Daten an, und was mit ihnen geschehen soll... ü Verarbeitung in der Plattform ü idealerweise in Echtzeit Das Verschieben in eine andere Infrastruktur zum Zweck der Verarbeitung sorgt für unnötigen Datenverkehr. Im Zweifelsfall geht die Nachricht „Besser abschalten!“ schneller über die Leitung als die Rohdaten.
- 43. Es kommt auf die Daten an, und was mit ihnen geschehen soll... Statusmeldungen und Kontrolle und in einer App für Endkunden. ü Zugriff der App über API ü Device-spezifischer API-Key ü Plattform muss „unsichtbar“ sein Für den Endkunden sollte die Plattform komplett transparent sein. Beim Versuch die API-Kommunikation zu entschlüsseln sollte der Endkunde maximal Kontrolle über sein eigenes Gerät erhalten können.
- 44. Es kommt auf die Daten an, und was mit ihnen geschehen soll... Übersichtsdiagramme und Analysen in externen Business Intelligence- Programmen ü Konzeption und Anzeige von Dashboards ü einfacher Export von Daten ü Benutzer sollte Konfiguration nicht versehentlich editieren können Der Benutzer braucht hier eine intuitive Oberfläche für das Erstellen von Grafiken und die Option, ausgewählte Daten in einer lokalen Umgebung zu speichern.
- 45. Bequemlichkeit ist ein valider Punkt, sich für eine Plattform zu entscheiden. ü Prototyping und PoC sind damit schnell gemacht. Aber: In beiden Fällen ist man zur Benutzung der dedizierten Plattform gezwungen!
- 46. Manche Plattformen bieten einen einfachen Zugang zum Massenmarkt Hier haben Sie mit der Software nichts mehr zu tun: Die Integration erfolgt über die Hardware. 115 Millionen Events am Tag.
- 47. Allerdings ist der Massenmarkt auch anfällig für Befindlichkeiten! „Werden meine Daten auch nur in Deutschland gespeichert?“ „Ist das aber auch GARANTIERT sicher?“ Die Festlegung auf einen Standort sowie die vollständige Kontrolle über den Datenfluss haben Sie nur mit einer PaaS-Lösung.
- 48. Zusammenfassung Das Feld der IoT-Plattformen ist riesig und wird mittelfristig eher noch undurchschaubarer. Sollte eine Software-as-a-Service –Lösung für Sie in Frage kommen, kann man gut nach dem Ausschlussprinzip vorgehen. Für geschäftskritische Anwendungen wird man oft nicht um die Anpassung einer Platform-as-a- Service –Lösung herumkommen. Zühlke kann Ihnen bei der Bedarfsanalyse und Implementierung helfen.
- 49. Danke für Ihre Aufmerksamkeit! Dr. Boris Adryan @BorisAdryan [email protected] Bitte beachten Sie auch unseren IoT-Workshop am Freitag!