Die unterschiedlichen Schichten der IoT-Interoperabilität

rock-1110705_1920Beim Internet der Dinge bedeutet die Interoperabilität mehr als eine Netzwerkverbindung. Die Interoperabilitätsfragen sind nicht neu, denn mehr als 800 Anbieter, 300 Plattformen und über ein Dutzend Standardisierungsgruppen, sorgen in puncto Internet der Dinge (IoT) für eine breite Palette an Möglichkeiten und Konflikten.

Die unterschiedlichen Lösungsansätze

Analysiert man die im Markt verbreiteten IoT-Angebote auf Interoperabilität, dann kristallisieren sich die folgenden Schichten an Hardware- und Software-Lösungen heraus. Diese wurden nach dem genutzten Schichtenmodell benannt:

  • Device-Layer: Diese Ebene wurde entwickelt, um neue und vorhandene Geräte nahtlos in das IoT-Ökosystem zu integrieren. Die Geräte können in mobilen Kommunikationsangeboten oder in Geräten wie Autos, Lastwagen, Zügen, Flugzeugen, Baumaschinen und Fertigungssystemen eingebettet sein. Die Anzahl dieser IoT-Geräte wird wahrscheinlich die Anzahl der Menschen auf dem Planeten übersteigen, was die Verwaltung und Identifikation dieser Geräte zu einem Problem macht.
  • Netzwerk-Layer: Die Netzwerkschicht unterstützt die Mobilität der Objekte und das Informationsrouting unabhängig von den Informationen, die mit den Anwendungen interagieren. Aus diesem Grund ist es erforderlich, dass neue drahtlose Technologien sich in dieses Modell einfügen.
  • Middleware-Layer: Die Middleware-Schicht ist für die nahtlose Erkennung und Verwaltung von smarten Endpunkten sehr wichtig. An dem Prozess des Sammelns und Hochladens von Daten in die Cloud werden viele verschiedene Hardware-Geräte und Netzwerke beteiligt sein. Aus diesem Grund können wir nicht erwarten, dass alle diese Endpunkte ohne Umwandlung zusammenarbeiten.
  • Application-Layer: Die primäre Funktion der Anwendungsschicht besteht darin, die physikalische Endpunkte in die Informationswelt einzuführen, indem uneinheitliche Elementen oder Bestandteile (heterogene) Anwendungsdienste von den zur Verfügung stehenden Verarbeitungsplattformen wiederverwendet werden können.
  • Data- und Semantics-Layer: Die Daten- und Semantikschicht bietet ein gemeinsames Verständnis der IoT-Daten und ihrer Analyse.

Dieser Schichtenansatz ist eine Möglichkeit, die IoT-Probleme zu analysieren. Es wird sicher auch andere Ansätze geben, um die jeweiligen Ebenen zu definieren. Fakt ist jedoch, wenn die Schichten nicht aufeinander abgestimmt sind, liefern die Standards, Produkte und Dienstleistungen keine einheitlichen IoT-Lösungen.

Wo werden die IoT-Daten verarbeitet?

Ein IoT-Trend verschiebt die Verarbeitung der Daten vom Cloud-Computing zum Edge-Computing (wird auch als Fog-Computing bezeichnet). Die Machine-to-Machine- (M2M-)Kommunikation zeichnet sich durch die Rolle aus, die die Cloud-Plattformen bei der Verarbeitung der IoT-Daten spielen. Inzwischen hat man erkannt, dass die Rechenressourcen am Rand eines Netzwerks (Edge) eine wesentlich schnellere Verarbeitung der Daten garantieren als die Verarbeitung in der Cloud. Das Fog-Computing ergänzt die IoT-Architektur. Beim Fog-Computing können sich alle Schichten im Edge befinden. Diese interagieren bei Bedarf mit den Ressourcen in der Cloud.

Vertrauen Sie der Interoperabilität?

Interoperabilitätslösungen werden nicht funktionieren, wenn kein Vertrauen zwischen den kooperierenden Einheiten besteht. Das Vertrauen ist das zentrale Thema, wenn unabhängige Unternehmen miteinander zusammenarbeiten. Zusätzlich zu einem gemeinsamen Verständnis der genutzten Techniken und Funktionen muss ein entsprechendes Vertrauen in die interagierenden Endpunkte vorhanden sein. Im Moment ist die Vertrauenswürdigkeit der vielen Komponenten und Dienste nicht gegeben, da diese aus verschiedenen Quellen stammen können.

Sollte die IoT-Industrie von den Regierungen stärker geregelt werden?

Viele Akteure der IoT-Industrie sehen die gesetzlichen Regelungen als Behinderung der raschen Entwicklung von IoT an. Meist ist diesen Anbietern der gesamte Komplex der Sicherheit fremd und diese haben kein Interesse an der Privatsphäre, dem Datenschutz und der Sicherheit des IoT-Ökosystems. Die Sicherheit kommt für diese Anbieter erst ins Spiel, wenn damit Konflikte und Schäden vermieden werden können. Daher obliegt es den jeweiligen Regierungen entsprechende Schutzmaßnahmen zu definieren. Was geschieht, wenn keine Regulierungen im IoT-Markt umgesetzt werden? Die Kunden müssen Zeit und Geld aufbringen, um die erhobenen Daten zu überprüfen und die fehlerhaften Daten müssen korrigiert werden. Daher bedarf es eindeutiger Richtlinien und Vorschriften für die Verarbeitung und Verteilung von IoT-Daten.

Wo stehen wir heute?

Noch vor zwei Jahren gingen einige Analysten davon aus, dass bis zum Jahr 2017 eine signifikante Anzahl von IoT-Standards verabschiedet seien. Leider war dies Wunschdenken und wir sind noch weit von einer Konsolidierung der Standards entfernt. Einige der IoT-Akteure bieten ihre Technologien mit verschiedensten Varianten der Interoperabilität an. Diese Lösungen zeigen die Notwendigkeit einer universellen Sprache für IoT auf. Hier entstehen gerade viel Raum und viele Möglichkeiten für Entwickler und Hersteller. Es wird sicher noch mehrere Jahre dauern, bis sich im IoT-Markt eine Konsolidierung abzeichnet. In der Zwischenzeit wird jeder Anbieter seinen Platz im IoT-Universum verteidigen und weiterhin seine proprietären Lösungen vertreiben. (mh)

Mathias Hein, Consultant, Buchautor, Redakteur
Mathias Hein, Consultant, Buchautor, Redakteur