IT Consulting/ 15.12.2021 / Janek Bettinger

IoT-Architektur: Herausforderungen, Konzepte, Plattformen

Die Architektur des IoT unterscheidet sich in einigen wesentlichen Punkten von klassischen Cloud- oder On-Premise-Architekturen. Die Verteilung vieler Geräte und Endpunkte stellt eine besondere Herausforderung dar. Wie sollte also eine IoT-Architektur aufgebaut sein? Im Folgenden erfahren Sie dazu die Grundlagen:

IoT-Architekturen umfassen drei Computing-Modelle

Um den unterschiedlichen Anforderungen des (Cloud-)Rechenzentrums und den weit verstreuten Geräten des IoT-Netzwerks gerecht zu werden, teilt sich eine IoT-Architektur üblicherweise in die drei Schichten auf:

  1. Cloud Computing („Wolke“) – Die Daten des IoT laufen zentral in der Cloud zusammen. In der Cloud-Lösung wird der Netzwerkzugriff auf die geteilten Ressourcen verwaltet. Ein Teil der Datenverarbeitung erfolgt in den übrigen beiden Schichten, um Latenzen bei hohen Distanzen oder niedriger Bandbreite zu verhindern.
  2. Fog Computing („Nebel“) / Edge Computing („Rand“, „Kante“) – Die Daten werden hier in Servern nahe an den datenerzeugenden Geräten verarbeitet. Dies ist vor allem dann von Vorteil, wenn die Geräte selbst nur beschränkte Ressourcen aufweisen.
  3. Dew Computing („Tau“) – Hier verarbeiten lokale Geräte außerhalb der Cloud die Daten. Dies bedeutet jedoch nicht, dass sie vollständig unabhängig von ihr sind. Bestimmte Applikationen und Ressourcen können von ihnen immer noch angefordert werden.

Die Begriffe Wolke, Nebel und Tau veranschaulichen die Funktionsweise der IoT-Architektur im einfachen Bild einer Landschaft: Der Tau am Boden sind die Geräte. Knapp darüber hat sich Nebel gesetzt, wohingegen weit oben die Wolken schweben.

Eine IoT-Referenzarchitektur erleichtert den Einstieg

Zu einer IoT-Architektur gehören üblicherweise die folgenden Schichten:

  • Anwendungen – Datenapplikationen, unter anderem mit KI, machen das IoT-Netzwerk erst wirklich wertvoll. Diese haben in der Anwendungsschicht ihren Platz. 
  • IoT-Plattform – Die IoT-Plattform ist die Middleware der IoT-Architektur. Sie verbindet die Anwendungsschicht in der Cloud mit der Datenschicht in oder bei den Geräten.
  • Gateway – Diese Schicht bereitet die eingehenden Daten der Geräte auf und leitet sie anschließend in die IoT-Plattform weiter; dabei geht es unter anderem um die Übersetzung der unterschiedlichen Protokolle, in denen die Geräte kommunizieren. 
  • Geräte – Die Geräte können mittels Sensoren ihre Umwelt wahrnehmen und durch Aktuatoren auf diese einwirken. Sie senden üblicherweise Daten und können oftmals Befehle entgegennehmen.
  • Identity & Access Management – Ein Querschnittsthema ist die Authentifizierung und Autorisierung der Geräte, also die Beantwortung der Fragen „Welches Gerät ist es?“ und „Was darf das Gerät?“. Die Auswahl an IoT-Plattformen ist mittlerweile groß

Die IoT-Plattform steht im Zentrum der Architektur

IoT-Plattformen sind die zentrale Komponente im Technologie-Stack für das IoT und stellen die Middleware, also das Bindeglied, zwischen den Geräten und den Softwareapplikationen dar. Sie werden auch als „IoT Application Enablement Platforms“ (AEP) bezeichnet, was ihre wichtige Rolle im IoT-Ökosystem unterstreicht.

Mehr über IoT-Plattformen erfahren Sie in Teil 1 und Teil 2 unserer Artikelserie zu dem Thema.

Eine ausführlichere Version dieses Artikels ist bei Industry of Things erschienen.

Einblicke

Shaping the future with our clients