Die Abstraktionsebenen und Funktionsblöcke des Universal IoT Controllers (UIC) der Standardization Group for Embedded Technologies (SGeT).

Die Abstraktionsebenen und Funktionsblöcke des Universal IoT Controllers (UIC) der Standardization Group for Embedded Technologies (SGeT). SGeT

Der Universal IoT Connector (UIC) der Standardization Group for Embedded Technologies (SGeT) ist ein praxisorientierter, offener Software-Standard für IoT-Lösungen und Industrie 4.0 Anwendungen, der auf bestehenden Strukturen aufbaut. Der mehrstufige Aufbau unterstützt dabei die fortlaufende Weiterentwicklung; der modulare Ansatz ermöglicht eine ausgewogene Kombination aus Abstraktion und Ease-of-Use. Die SGeT will diesen Standard auf der Messe embedded world 2018 in Nürnberg im Rahmen einer Live-Demonstration einer breiten Öffentlichkeit vorstellen.

Der Entwicklung vorausgegangen war die Erkenntnis von Herstellern, Systemhäusern und Anwendern, dass es für einen flächendeckenden Roll-out von Internet of Things-Anwendungen einen universellen IoT-Connector braucht, der die Verbindung zwischen Hardware und Cloud standardisiert. Bisherige Standardisierungen zielen oftmals auf die reine Kommunikation sowie deren Absicherung ab und somit auf die höheren Software-Schichten beziehungsweise den Kommunikationslayern. Dort also, wo es um die Anwendung geht und damit um den Nutzen stiftenden Teil von IoT Lösungen.

Die Architektur des UIC-Frameworks

Die Architektur des UIC-Frameworks SGeT

Allerdings müssen die Daten zunächst bis zu dieser Ebene gelangen, an der sie dann abgeholt, transportiert und schließlich weiterverarbeitet bzw. gespeichert werden können. Zwar ist es möglich, auf Basis der eAPI für Embedded Hardware über eine definierte Schnittstelle auf Hardware-Ressourcen, wie Sensoren, Aktoren oder Embedded Systeme, zuzugreifen und diese zu steuern, allerdings müssen bisher sämtliche I/O-Zugriffe der Hardware für jede Edge- und Cloud-Anbindung manuell vorgenommen werden. Bei einem Austausch der Hardware, einem Update oder gar einem Herstellerwechsel müssen viele, wenn nicht gar alle Anpassungen von Grund auf neu erstellt werden, unter Umständen für alle betroffenen Layer, bis hin zur Endanwendung. Genau hier liegt die Stärke des Universal IoT Connector: Die Anbindung von Counterparts wird durch die drei Abstraktionslevel erleichtert und somit eine Partitionierung der vielfältigen Aspekte des IoT Computings ermöglicht. Unterschieden werden zum einen die Device-Konfiguration (Hardware-Identifikation, Device-Mapping, Value to Information Matching), des weiteren die Sensor und Aktor Kommunikation (Hardwaretreiber) und zum anderen die Device-Kommunikation (Datentransfer & -verarbeitung), die an der UIC-Schnittstelle standardisiert werden. Angesichts von mehr als 450 Angeboten für Cloud-Services und einer noch größeren Anzahl möglicher Hardware-Konfigurationen, ermöglicht dies einen sehr offenen, effizienten und praxisorientierten Ansatz für aktuelle und zukünftige Internet of Things Lösungen.

Konkret besteht die UIC-Architektur aus drei Schnittstellenbeschreibungen:

  • Dem Embedded Driver Module (EDM) Interface, das die verbundene Hardware-Peripherie über Treiber ansteuert, also Sensoren, Aktoren oder sonstige lokale Informationen bereitstellen kann.
  • Der zweite Funktionsblock ist das Project Configuration Interface, das einen Konfigurationsmechanismus für Embedded Systeme bereitstellt. Hier wird geregelt, welche Peripherie angesteuert werden soll, wie Rohdaten zu Informationssätzen ergänzt werden und wann Daten zum Server übertragen werden.
  • Als dritter Funktionsblock ist das Communication Agent Interface für die Übergabe der Informationen an die Kommunikationseinheit, beispielsweise mit einem (Cloud-)Server verantwortlich, also für das Senden und Empfangen der Datensätze bzw. Events.

In der Praxis besticht der Universal IoT Connector durch seinen offenen Ansatz hinsichtlich der Serveranbindung (Cloud/Fog/M2M) und der damit verbundenen Infrastruktur sowie hinsichtlich der zugrundeliegenden Hardware beziehungsweise deren Hersteller – zumindest solange EDMs unterstützt werden – und auch im Hinblick auf die Kommunikationsebene. Auf diese Weise kann die Kommunikation abhängig von der Konfiguration mit dem Amazon Web Service (AWS) über MQTT von einem Qseven-Modul ebenso durchgeführt werden, wie mit Microsoft Azure Cloud über XRCE von einem COM Express-Modul. Durch die doppelte Abstraktion ermöglicht die schlanke Middleware eine besonders flexible Herangehensweise.

Der plattformübergreifende und offene Ansatz vereinheitlicht den Zugriff auf zahlreiche Hardware-Komponenten unterschiedlicher Hersteller – wie ADLINK, congatec, Kontron, Portwell oder Seco – mit Hilfe einer breiten Palette an Protokollen (MQTT, XRCE, OPC/UA, etc.) über eine stetig wachsende Anzahl unterstützter Cloud-Plattformen, wie AWS, M2MGO’s People System Things (PST), SAP Hana oder Microsoft Azure Cloud. Zudem läuft UIC sowohl unter Windows Embedded als auch Embedded Linux.

Wer ist die Standardization Group for Embedded Technologies?

Der SGeT e.V. in München ist eine technisch-wissenschaftliche Vereinigung mit Sitz in München. Zweck des gemeinnützigen Vereins ist die Förderung von Wissenschaft und Forschung. In verschiedenen Arbeitsgruppen zu eingebetteten Computertechnologien werden im unter dem Dach der SGeT technische Spezifikationen oder andere Arbeitsergebnisse wie Implementierungsrichtlinien, Software-Schnittstellen oder Systemanforderungen, die dem Zweck der Energieeffizienz, des Umweltschutzes und der Entwicklung wirksamer Technologien dienen, erstellt und veröffentlicht. Zudem dient SGeT als Bindeglied zwischen Wissenschaft und Öffentlichkeit und fördert die Anwendung der entwickelten Standards zum Nutzen der Allgemeinheit.