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Standardisiertes Cloud-API

Cloud-API für IoT-Gateways

6. November 2017, 12:38 Uhr | Von Kevin-Louis Pawelke, Carsten Rebmann und Jens Uhlig

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Fortsetzung des Artikels von Teil 1

Schlüsselrolle der Middleware

Eine entscheidende Rolle kommt also der Software zu – insbesondere der Middleware der IoT-Gateways. Denn nur sie ermöglicht es, die Daten aus dem industriellen Feld bedarfsgerecht zu empfangen, sie zu übersetzen und als Informationspaket an die Cloud weiterzuleiten. Genau hier hört heute aber die Kompatibilität in der Regel auf, denn es gibt bislang keine standardisierten APIs für die Kommunikation zwischen Sensoren, Gateways und Clouds. Diese Lücke soll nun durch die Standardisierung solcher Cloud-APIs für IoT-Gateways geschlossen werden. Das Ziel ist, einen einheitlichen Weg zu finden, wie Daten vor Ort empfangen, verarbeitet und in die Cloud weitergeleitet werden. Denn nur eine applikationsfertige und vor allem standardisierte Auslegung der Cloud-APIs ermöglicht eine Plug-and-play-Integration unterschiedlichster drahtloser Sensorverbindungen wie Bluetooth LE, ZigBee, LoRa und weiterer LPWANs sowie drahtgebundener Protokolle für die Gebäude- und Indus¬trieautomatisierung (Bild 3).

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Sogar extrem heterogene Protokollkonfigurationen lassen sich so problemlos und mit minimalem Entwicklungsaufwand integrieren. Gleiches gilt auch für die Kommunikation in die Cloud, denn dort sollten individuelle Anforderungen nach eigenen Servern oder Thirdparty-Angeboten wie Microsoft Azure, der Telekom-Cloud oder Amazon Web Services (AWS) ebenfalls per Plug-and-play erfüllt werden.

Die wesentlichen Softwarekomponenten, die standardisiert werden
müssen, sind die verschiedenen Cloud-API-Funktionsmodule. Vom Feld her betrachtet, ist dabei die Sensor-Engine mit den EDMs (Embedded Driver Modules) an erster Stelle zu nennen, die im Congatec Cloud-API für IoT-Gateways implementiert wurde. Denn sie sorgt für eine Übersetzung und Übertragung der Daten von den lokalen Sensoren und Aktoren hin zu einer generischen, protokollunabhängigen Middleware. Zudem normiert sie die Messwerte auf frei definierbare physikalische Einheiten und prüft die empfangenen Daten auf Sinnhaftigkeit. Bei der Anbindung der standardisierten EAPI-Schnittstelle (Embedded API) wurden mit diesem Modul dann beispielsweise die relevanten Systemparameter der Gateway-Hardware, wie etwa Systemtemperaturen und -spannungen, CPU-Auslastung oder Einbruchsdetektion, bereitstellt.

Connectivity nach dem Plug-and-Play-Prinzip

Über die applikationsspezifisch konfigurierbare Rule-Engine initiiert das Gateway sodann lokal Warnungen und automatisierte Aktionen, wenn bestimmte Grenzwerte überschritten werden oder deren Überschreitung droht. Durch die Sensor-Engine wird sie hardwareunabhängig, sodass OEM-Entwickler gleiche Sensorarten, beispielsweise Temperatursensoren, immer identisch nutzen können, was die Konfiguration vereinfacht und die Effizienz steigert.

Was oberhalb dieser Logik zur Anbindung und Abstrahierung der Hardware nur noch fehlt, ist ein standardisiertes Interface zur Cloud, das man ebenfalls je nach Cloud-Anbieter flexibel austauschen kann. Ein Schnittstellenmodul hierfür hat Congatec in Zusammenarbeit mit M2MGO entwickelt: die Communication-Engine.

Sie sorgt für eine verschlüsselte Kommunikation zu Servern oder unterschiedlichen Clouds über drahtlose oder drahtgebundene Verbindungen mit einer semantischen Intelligenz. Würden nun all diese Funktionsmodule auf Basis eines herstellerunabhängigen und offenen Standards angeboten, ließen sich Sensoren, Gateways und Clouds beliebig zusammenstellen. Es würde dann immer passen.

Neben der Plug-and-play-fähigen Anbindung der Hardware an die Cloud fehlt noch eine komfortable Lösung für die Konfiguration der IoT-Gateways, mit der Entwickler das beschriebene Szenario umsetzen können. Eine Lösung, die sich nahtlos an das Cloud-API für IoT-Gateways von Congatec andockt, ist das People System Things (PST) Cloud Framework von M2MGO. Neben einem Geräte- und Datenmanagementsystem bietet PST ein solides Featureset, um die Anwendung ohne eigentliche Programmierung zu erstellen. Anwender können einen Drag-and-drop-Editor verwenden, um auch vollwertige Web-Apps zu erstellen. Basierend auf den verfügbaren Geräten können nun auch automatisch mobile Apps für den Endkunden erzeugt werden – ohne manuellen Eingriff.