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Die vier Schichten der IoT-Architektur im Überblick

Ein erfolgreiches IoT-Deployment setzt eine spezifische IoT-Architektur voraus. Sie basiert auf den vier IoT-Architekturschichten in einem IoT-Framework. Wir erklären die Details.

Wenn Ihr Unternehmen so agiert wie viele andere Organisationen, dann engagiert es sich aktiv in einer oder mehreren IoT-Initiativen oder erwägt deren Start. Es verfolgt ein Ziel, eine Strategie und ein gewünschtes Ergebnis – ganz gleich, ob es um zusätzliche Einnahmen, Kosteneinsparungen oder die Optimierung von Geschäftsprozessen geht. Womöglich hat es bereits Technologien und Anbieter ausgewählt.

Doch wie sieht es mit einer IoT-Architektur aus? Und ist diese Architektur spezifisch für dieses Projekt oder eine angepasste Version eines allgemeineren IoT-Frameworks?

Sie fragen sich vielleicht, warum dies so wichtig ist. Dafür gibt es zwei Gründe. Erstens sind Organisationen mit einer IoT-Architektur bedeutend erfolgreicher als die ohne. Die Wahrscheinlichkeit, dass erfolgreiche Unternehmen – das sind jene, die bei Einsparungen, neuen Einnahmequellen oder einer Verbesserung der Geschäftsprozesse durch IoT im oberen Drittel aller Unternehmen liegen – über eine IoT-Architektur verfügen, ist um 34 Prozent höher als bei weniger erfolgreichen Firmen.

Es handelt sich aber nicht um irgendeine Architektur, was uns zum zweiten Grund führt. Erfolgreiche Unternehmen halten sich eher an eine Architektur, die sowohl ein universelles IoT-Framework als auch eine speziell angepasste Version für das spezifische IoT-Projekt enthält.

Warum beides? IoT ist keine eigenständige Initiative, sondern eine Erweiterung der IT in die physische Welt. Infolgedessen benötigt man die gleiche Strategie und Planung wie bei jeder Technologieinitiative. Dazu gehört auch ein Plan für die Integration in bestehende Systeme und die vorhandene Infrastruktur Ihrer Organisation.

Die vier IoT-Architekturschichten

Auf einer oberen Ebene umfasst eine IoT-Architektur vier Komponenten: Anwendungen und Analytics, Integration, Sicherheit und Infrastruktur (siehe Abbildung 1).

Abbildung 1: Die vier Komponenten einer IoT-Architektur.
Abbildung 1: Die vier Komponenten einer IoT-Architektur.

Die Anwendungs- und Analytics-Komponente ist zuständig für die Verarbeitung und Darstellung der Informationen, die über IoT erfasst werden. Sie enthält Analyse-Tools, KI und maschinelles Lernen sowie Visualisierungsfunktionen. Die Technologien für diese Komponente reichen von traditionellen Analytics- und Visualisierungspaketen, etwa R, IBM SPSS und SAS, bis zu speziellen IoT-Tools und -Dashboards von Cloud-Providern, zum Beispiel Amazon, Google, Microsoft, Oracle und IBM, sowie Anbietern von Anwendungs-Suiten, wie SAP, Salesforce und andere.

Die Integrationskomponente wird von IoT-Teams häufig übersehen, ist jedoch von entscheidender Bedeutung. Es ist die Komponente, die sicherstellt, dass sich Anwendungen, Tools, Sicherheit und Infrastruktur effektiv in vorhandene unternehmensweite ERP- und andere Managementsysteme integrieren. Zu den Anbietern gehören die zuvor erwähnten Software- und Cloud-Unternehmen sowie eine breite Palette von Open-Source- und Middleware-Providern, wie Oracle Fusion Middleware, LinkSmart, Apache Kafka und DynThings Open Source IoT Platform.

Sicherheit ist eine weitere Komponente, die gerne übersehen wird. IoT-Security sorgt unter anderem für die Absicherung der physischen Komponenten des Systems per Firmware und Embedded-Security-Provider, zum Beispiel Azure Sphere, LynxOS, Mocana und Spartan. Traditionelle Sicherheitsanbieter, etwa Forescout, Symantec und Trend Micro, bieten ebenfalls Pakete, die sich speziell auf die Absicherung von IoT konzentrieren.

Schließlich gibt es noch die Infrastrukturkomponente (siehe Abbildung 2). Diese umfasst physische Geräte – IoT-Sensoren, die Informationen erfassen, und Aktuatoren zur Umgebungssteuerung. Für die Kommunikation mit den Sensoren und Aktuatoren sowie für die Kontrolle und Erfassung von Informationen dieser Geräte braucht man diverse Netzwerke und Plattformen.

Da gibt es etwa das physische Netzwerk, in dem sich die Sensoren oder Aktuatoren befinden. Typischerweise, aber nicht immer, handelt es sich hierbei um ein drahtloses Netzwerk, etwa Wi-Fi, 4G oder 5G. Allerdings sind Daten aus diesem Netzwerk zu verarbeiten und zu analysieren.

Das heißt, sie müssen vom IoT-Standort zur Plattform transportiert werden, entweder am Edge oder in der Cloud, wo die Verarbeitung stattfindet. Da sich die Infrastruktur von Aktuatoren und Sensoren häufig unterscheidet, gibt es womöglich eine andere Cloud, in der die Informationen von beiden kombiniert werden – etwa wenn ein Unternehmen eine Remote-Anlage mithilfe von automatischen Kameras überwacht, eine Störung erkennt und eine Drohnenflotte zu der Anlage schicken will. Um die IoT-Infrastruktur zu verwalten und zu kontrollieren, wird eine Managementschicht mit Agenten und Anwendungen benötigt.

Abbildung 2: Die Infrastrukturkomponenten einer IoT-Architektur.
Abbildung 2: Die Infrastrukturkomponenten einer IoT-Architektur.

Erfordern alle IoT-Initiativen solch eine komplexe Architektur? Nein, und sicherlich nicht am Anfang. Doch es ist wichtig zu erkennen, dass diese Komponenten wahrscheinlich später einmal wichtig werden. Und wenn man über eine Architektur verfügt, können IoT-Architekten für diesen Tag und darüber hinaus intelligent planen.

Fazit

Entwickeln Sie für jede IoT-Initiative, die Sie starten, eine IoT-Architektur. Diese Architektur sollte klar erkennen lassen, wie Sie mit den vier Komponenten – Anwendungen sowie Analytics, Integration, Sicherheit und Infrastruktur – umgehen. Außerdem sollte die Architektur Ihrer Infrastruktur Pläne beinhalten, wie Sie die Netzwerke und Plattformen, die Sie letztlich benötigen, gestalten und verwalten werden.

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