IoT Solutions Platform Hardware und Cloud-Dienste aus einer Hand

Das MultiConnect xDot USB-Dongle-Entwicklerkit für das xDot-LoRa-Modul von MultiTech – LoRa stellt eine Low-Power-Verbindung zwischen einem Endnode und einer Basisstation her. (Bild: MultiTech)

Die Umwandlung eines herkömmlichen Embedded-Gerätes in einen Node für das Internet der Dinge (IoT) ist eine komplexe Angelegenheit. Die IoT Solutions Platform von Future Electronics will das ändern. Ein Demo-Aufbau auf der embedded world zeigt, wie.

Das Problem ist, dass für ein End-to-End-System vom Node bis zur Cloud Verbindungen erforderlich sind, die von mehreren verschiedenen Unternehmen bereitgestellt werden. Außerdem gibt es keine allgemeinen Standards dafür, die Interoperabilität zwischen den verschiedenen Verbindungen zu gewährleisten. So entsteht für die OEM elektronischer Geräte ein massives Hindernis auf dem Weg dahin, ihren Kunden mehr zu bieten, indem sie ihre Produkte ins IoT bringen. Wie kann dieses Hindernis überwunden werden? »Die Lösung besteht darin, die verschiedenen Partner, die erforderlich sind, um die Kette zwischen den Nodes und der Cloud zu vervollständigen, in einem Dienst zusammenzuführen«, erklärt Paul Donaldson, EMEA Vertical Segment Director von Future Electronics. Für diese Rolle sind Distributoren elektronischer Bauteile wie Future Electronics prädestiniert.

Warum sind Cloud-Dienste so komplex?
 
»Das Problem, das sich den Entwicklungsingenieuren der OEMs stellt, wenn sie aus einem herkömmlichen Produkt einen IoT-Endnode machen sollen, ist, dass sie technische Probleme in zwei Dimensionen lösen müssen. Auf der Leiterplattenebene – nennen wir sie die horizontale Ebene – sind die Entwickler mit den Problemen vertraut. Die Anpassung einer Entwicklung für das IoT könnte z.B. die Auswahl eines leistungsfähigeren Mikrocontrollers, ein zusätzliches HF-Modul und die Erweiterung des Anwendungscodes erforderlich machen. Das ist nicht einfach, aber eine Aufgabe, für die Elektronikingenieure ausgebildet sind«, so Donaldson.

Das IoT hat jedoch eine „vertikale“ Ebene: die Dienste und Technologien, die einen Endnode mit einem Cloud-Server verbinden. Die Implementierung dieser Verbindung erfolgt nicht unter Einsatz der Entwicklungsprozesse auf der Leiterplattenebene, mit denen die Elektronikingenieure umgehen können. Stattdessen geht es um die Integration von Konnektivitätsdiensten und Airtime, Internetdiensten, Cloud-Speicher, grafischer Darstellung der Analytik und der Sicherheit auf allen Ebenen des Systems, wobei jeder Dienst von einem anderen spezialisierten Anbieter bereitgestellt wird. Wenn der Endnode problemlos mit der Cloud kommunizieren soll, muss jeder dieser Dienste interoperabel sein, und der Endnode muss so konfiguriert werden, dass seine Software sicher aktualisiert werden kann, während er seine für die Anwendung benötigte Aufgabe weiter ausführt.

»So könnte z.B. ein Hersteller von Straßenlaternen aus jeder Laterne einen Node im IoT machen wollen. Wenn jede Lampe mit einem CO2-Sensor ausgerüstet würde, könnte ein Netz von Straßenlaternen zu einer Quelle lokaler Daten für die Luftqualität werden, die den Nutzern anschließend über einen Browser oder eine App zur Verfügung gestellt werden könnten«, führt Donaldson aus. Dabei könnte der Hersteller der Laternen z.B. die Messwerte der CO2-Sensoren über ein LPWAN an einen Microsoft Azure Cloud-Storage-Server senden, wo sie durch einen von IBM bereitgestellten Dienst analysiert und über das Web verfügbar gemacht werden. Hierzu muss der OEM jeweils mit einem Anbieter von LPWAN-Netzwerkdiensten, Microsoft und IBM verhandeln und hoffen, dass deren Dienste korrekt zusammenarbeiten – ein Prozess voller Risiken und Unwägbarkeiten.

Sind Halbleiterhersteller die Rettung?
 
Einige Halbleiterhersteller haben sich daran gemacht, diese Lücke zu schließen. Heute liefern Mikrocontroller-Hersteller wie STMicroelectronics und NXP Semiconductors ausgezeichnete Demo-Kits für IoT-Endnodes auf der Grundlage ihrer MCUs. Diese Kits demonstrieren ein funktionierendes IoT-System: Wenn der Anwender das Board startet, kann es sich mit einem Speicherdienst in der Cloud verbinden, Sensordaten in die Cloud übertragen und eine Browser-Schnittstelle bereitstellen, um die erfassten Daten anzuzeigen.