IoT-Gateway »conga-IoT2« von congatec
Eine Plattform, viele Möglichkeiten
Fortsetzung des Artikels von Teil 1
OEM-spezifische Auslegungen
OEM-spezifische Auslegungen des komplett lüfterlosen Gateways können dabei in verschiedenen Ausprägungen durchgeführt werden. Das Spektrum reicht vom individuellen Branding des Gehäuses über den Wechsel von USB- auf PCIe-Steckplätzen oder den Verzicht auf einzelne Funktionen bis hin zu komplett kundenspezifischen Systemdesigns. Dabei erhalten OEMs von der ersten Evaluierungsstufe an eine Plattform, die bereits für eine Vielzahl von Aufgaben vorkonfiguriert und vorzertifiziert ist, um Design-in-Kosten zu sparen und eine möglichst schnelle Time-to-Market zu erzielen. So sind für das System beispielsweise unterschiedliche Module für WiFi, 3G/LTE, LoRA, Zigbee, Sigfox, NB-IoT und BLE in unterschiedlichen Konfigurationen schon im „conga-IoT2“-Gateway getestet. Zudem wurde das Systemdesign für die Verwendung unterschiedlicher Funkprotokolle entsprechend geschirmt und umfangreichen Tests unterzogen, um Störsignale wirksam ausschließen zu können. Die wesentlichen Grundvoraussetzungen für den Einsatz heterogener Funktechnologien in nur einem System sind in diesem Plattform-Design also schon berücksichtigt.
Zudem unterstützt conga-IoT2-Gateway auch den von der SGeT zur embedded world 2018 vorgestellten Software-Standard „Universal IoT Connector“ (UIC), zu dessen Spezifikation congatec mit dem hauseigenen Cloud-API für IoT-Gateways eine wichtige Spezifikationsvorlage geliefert hat. Der UIC ist ein Meilenstein im Embedded Computing, da er es ermöglicht, dass jede Embedded-Hardware, die eAPI-konform entwickelt wurde, Daten zwischen eingebetteten Geräten und einer Cloud-gehosteten Infrastruktur unter Verwendung von MQTT oder XRCE austauschen kann. Der Vorteil: Es ist ein wirklich universeller Ansatz, der die vielen proprietären IoT-Angebote nun standardisieren kann. Der UIC basiert dabei auf zwei Hauptpfeilern: den Embedded-Driver-Modules (EDMs) für Hardware-Identifikation, Security und Device-Mapping und einem Communication-Agent für Kommunikationsabwicklung und -entkopplung. Damit wird es möglich sein, das conga-IoT2-Gateway mit seinen angebundenen Peripherienetzen mit den über 500 Cloud-Services zu verbinden, die bislang weltweit verfügbar gemacht worden sind.
Um das Hindernis proprietärer Implementierungen für die Erhebung der Sensordaten zu überwinden und sie sicher in einer Cloud-Server-Infrastruktur zu veröffentlichen und zu visualisieren, definiert die UIC-Architektur die Schlüsselkomponenten. Der UIC-Standard wird dabei in zwei Schritten realisiert: Im ersten Schritt wird der Hardware-Support abgedeckt. Dafür wird die eAPI durch Embedded-Driver-Modules erweitert, um eine IoT-fähige Hardware-API zu erhalten. Die EDMs führen ein generisches Treibermodell ein, um Aspekte, die nicht in der eAPI behandelt werden, sauber zu integrieren. Der zweite Schritt ist die Erstellung eines Communication-Agents zur Anbindung an unterschiedliche Cloud-Services wie Microsoft Azure, Amazon Web Services, SAP Hana und viele mehr sowie eine Authentifizierung von Geräten in einer Cloud-Applikation.
Zukünftige Schritte zielen darauf ab, die bestehenden Software-Teile zu ergänzen, sodass eine wachsende Anzahl an Funktionen zur Verfügung steht. Verbesserungen bei der Sicherheit und Authentifizierung der Datenkette sind weitere Schritte, die der UIC-Standard ermöglicht. Die Einhaltung der Prinzipien Interoperabilität und Austauschbarkeit, aber auch Skalierbarkeit macht die UIC-Architektur zu einem sehr schlanken, vielseitigen und offenen Ansatz, der dabei hilft, neue Technologien zu ermöglichen und gleichzeitig das Risiko einer Investition in die falsche Technologie zu minimieren.
In Kooperation mit der Tochterfirma Real-Time Systems soll das Angebot für die neue conga-IoT2-Plattform zudem noch weiter ausgebaut werden, um den Einsatz von Embedded-Computing-Technologie selbst unter den sehr anspruchsvollen Rahmenbedingungen eines universell einsetzbaren IoT-Gateways weiterhin deutlich zu vereinfachen. Der UIC des eAPI zur Hardware sowie eines jedes angebundenen Wireless-Netzes (und weiterer Peripherie) kann dabei in virtuellen Maschinen bereitgestellt werden, sodass man solche Installationen komfortabel kapseln und dadurch später auch vergleichsweise leicht auf andere Hardwareplattformen portieren kann.
Aktuell kann die conga-IoT2-Plattform mit den „conga-QA5“-Qseven-Modulen auf Basis der Low-Power-Prozessoren Intel Atom, Celeron und Pentium (5 W bis 12 W) bestückt werden, was die Plattform leistungsfähig und sehr skalierbar macht. Bis zu vier Cores können dabei bis zu vier virtuelle Maschinen hosten. Der Support noch leistungsfähigerer Designs auf Basis von COM-Express-Modulen mit bis zu 16 Cores ist ebenfalls möglich. Die Module für den erweiterten Temperaturbereich von –40 °C bis +85 °C unterstützen das IEEE-1588-konforme Precision-Time-Protocol, das hoch präzise Synchronisationen ermöglicht. Alle Module unterstützen Microsoft Windows 10 inklusive der Windows-10-IoT-Versionen sowie aktuelle Linux-Betriebssysteme und arbeiten direkt mit dem RTS-Hypervisor von Real-Time Systems.
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