Allgemeine Vernetzungsarchitektur

Da das Testbed Systeme und Technologien aus unterschiedlichen Bereichen integriert, bietet sich eine architektonische Orientierung am Internet-of-Things (IoT) an. Hier gibt es eine Vielzahl von unterschiedlichen Möglichkeiten, die jeweils spezielle Soft- und Hardwarestacks einsetzen. Die Entscheidung für entsprechende Stacks ist zwar anwendungsfallabhängig und kann nicht pauschal getätigt werden, aber die grundlegende Architektur ist meist gleich und kann auch im Kontext des Testbeds angewandt werden. Folgende Grafik veranschaulicht die Verknüpfung der einzelnen Bereiche:

Quelle: https://iot.eclipse.org/white-papers/iot-architectures/

Devices sind Sensoren bzw. Aktoren, die bestimmte Daten erheben bzw. Aktionen ausführen, wie beispielsweise ein Temperatursensor und eine Klimaanlage. Die Gateways steuern die Aktoren und lesen die Daten der Sensoren aus, speichern diese und leiten sie ggf. an die Cloud oder andere Aktoren weiter. Sollte z. B. der Temperatursensor eine Temperatur über 30° messen wird die Klimaanlage eingeschaltet und ein Logbucheintrag (Zeit, Temperatur, Klimaanlage an oder aus) darüber angelegt.

Die Cloud übernimmt mehrere Funktionen: hier werden die erzeugten Daten langfristig gespeichert, die unterschiedlichen Gateways, Sensoren und Aktoren verwaltet (Übersicht, Zugriffskontrolle etc.); und sie stellt eine universale Schnittstelle für weitere Services zur Verfügung. Zum Beispiel könnten hier alle Temperatursensoren und Klimaanlagen eines Gebäudes verwaltet werden und deren Logbucheinträge vorgehalten werden.

Die Applications sind unabhängige Systeme, die die erzeugten bzw. gespeicherten Daten nutzen, um Mehrwerte für entsprechende Nutzergruppen zu generieren. Diese variieren stark und können daher nicht generalisiert werden. Ein Beispiel dafür könnte eine „Klimamanagement App“ sein, welche einen Überblick über die aktuelle und historische Klimatisierung eines Gebäudes gibt sowie die gezielte Überwachung und Steuerung einzelner Klimaanlagen erlaubt.

Die gestrichelten Linien symbolisieren die Vernetzung zwischen den Systemen, welche auch stark variieren und je nach Anwendungsfall/Infrastruktur zu evaluieren sind. Zum Beispiel könnte in dem bisher beschriebenen Anwendungsfall die Übertragung zwischen Sensor und Gateway drahtlos über Bluetooth erfolgen. Das Gateway ist über ein TCP/IP-Netzwerk mit dem Internet verbunden, worüber die Cloud, welche sich in einem separaten Rechenzentrum befindet, erreichbar ist. Die App befindet sich auf dem Tablet der Hausverwaltung, welches über WLAN mit dem Internet und somit der Cloud verbunden ist.