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Azure für IoT-Services – Ein Überblick

IoT-Architekturen folgen mehrheitlich einem Lösungsprinzip: Geräte generieren Daten, aus denen Erkenntnisse gewonnen und Aktionen abgeleitet werden. Damit zeichnen sich Besonderheiten wie Stabilität, Skalierung, Komplexität und Nachhaltigkeit im Aufbau ab. Mit welchen Diensten Unternehmen in der Azure-Cloud IoT- oder IoT-Infrastrukturen aufbauen können, erfahren Sie hier.

Microsofts Cloud Services vereinfachen die Anbindung von Sensoren und IoT-Geräten, da keine zusätzlichen Regeln für die Internet-Firewall erstellt werden müssen. Hinzu kommt die simple Skalierbarkeit innerhalb der Lösungen. Der Cloud-Anbieter stellt unterschiedliche Optionen zur Auswahl, ohne Installationen vornehmen zu müssen. Innerhalb des Azure-Angebots bietet der Softwarehersteller verschiedene IoT-Dienste, im Zentrum steht Azure IoT Hub. Dieser vollständig verwaltete Dienst erlaubt eine bidirektionale Kommunikation zwischen den IoT-Geräten und der Azure-Integration. Mit jedem neu eingebundenen Device wächst die Datenmenge, Verbindungen werden mit auf das Gerät bezogenen Anmeldefunktionen geschützt. Endgeräte kommunizieren über AMQP, MQTT und HTTPS, eine automatische Anbindung ist im IoT Hub ebenfalls möglich.

Bei den meisten IoT-Azure-Lösungen handelt es sich um SaaS. Eigene Erweiterungen sind nicht notwendig, die Funktionen sind sofort einsetzbar. Das PaaS-Angebot ermöglicht anderen Geräten und Diensten das Andocken und kann jederzeit erweitert werden.

IoT Central

IoT-Lösungen müssen unabhängig funktionieren und sich getrennt voneinander skalieren, deployen und updaten lassen. Ohne zusätzlichen Entwicklungsaufwand bieten IoT Central Administratoren von IoT-Architekturen die Möglichkeit, Daten zu empfangen und sofort zu visualisieren. Die Auslösung von Alarmen sowie die Steuerung der Geräte erfolgt über die Cloud, sämtliche Eigenschaften sind konfigurierbar. Ebenso wie Dashboards, die Werte darstellen als auch Regeln für Alarme. Auf Basis integrierter IoT-Anwendungen kann IoT Central einem eigenen Rollen- und Benutzerkonzept folgen und Messungen und Analysen erstellen. Die Integration erfolgt mit AMQP und MQTT. Über diese SaaS-Lösung werden Devices eingebunden und die Kommunikation gesteuert. Zudem stehen diverse Analysefunktionen zur Verfügung.

IoT Solution Accelerators

Damit bietet Microsoft eine Out-of-the-box-Lösung an, mit der sich Gerätezustände überwachen lassen und spezielle Regeln und Alarme erstellt werden können. Möglich sind auch Konfigurationsänderungen und Firmware-Updates. Die PaaS-Lösung eignet sich für Unternehmen, die bereits mit einer IoT-Plattform arbeiten und gleichzeitig auf IoT Central setzen.

IoT Edge

Dieses Tool lässt sich als Gateway einsetzen und bietet in der IoT-Lösung die Chance, Analysefunktionen und Cloud-Dienste auf Edge-Geräte auszudehnen. Der Einsatz von lokalen KI-Anwendungen sowie weiteren Features auf IoT Devices lässt sich über IoT Edge erreichen. Zur eigenen Entwicklung für die Kommunikation von IoT-Geräten bietet Azure IoT Edge das Hub Dev Tool an. Hier werden beispielsweise Visual-Studio-Anwendungen entwickelt und die Konnektivität mit Azure IoT simuliert. Anleitungen dazu sind bei IoT Plug & Play dokumentiert.
Im industriellen Umfeld oft anzutreffen sind Maschinen oder Geräte, die über IoT Edge mit dem Internet verbunden sind. Werden Daten vorab aggregiert, aufbereitet oder lokal verarbeitet, hat man die Möglichkeit, übertragende Datenmengen von Maschinen noch innerhalb des Netzwerks zu bestimmen. Alternativ können Datenanalysen und daraus abzuleitende Entscheidungen rasch getroffen werden. In einer Container-Laufzeitumgebung lässt sich die Verwaltung über den IoT Hub und IoT Edge in der Cloud konfigurieren. Mit dieser Funktion wird die gesamte Software aus der Distanz kontrolliert, aktualisiert, upgedatet oder angepasst. Eingriffe in das System finden per Cloud statt.

IoT Suite

Hier stehen vorkonfigurierte Lösungen bereit, die den Aufbau der IoT-Infrastruktur erleichtern. Die Azure-Lösungen ermöglichen die Entwicklung einer eigenen Umgebung und sind Open Source. Damit haben Unternehmen auf ihre individuell abgestimmten IoT-Services die vollständige Kontrolle, müssen diese aber selbst steuern und Konfigurationen vornehmen.

Digital Twins

Azure Digital Twins erlaubt die Erstellung von Modellen vorhandener physischer Umgebungen. So können Aktionsradien zwischen Sensoren, Geräten und Personen verfolgt und visuelle Darstellungen der Peripherie erreicht werden. Innerhalb des räumlichen Kontextes Daten abzufragen und entsprechende Benachrichtigungen einzurichten ist ebenso möglich, wie durch KI-, Analyse- und Speicherdienste tiefere Einblicke in die Umgebung zu gewinnen.

Time Series Insights

Das Modul von Microsoft Azure verarbeitet, fragt ab, visualisiert und speichert Zeitreihendaten, die von IoT-Geräten erzeugt werden. Das PaaS-Angebot erkennt automatisch, wie sich Informationen über einen bestimmten Zeitraum verändern. Zurückliegende Daten werden nutzbar, damit zukünftige Änderungen besser vorherzusagen sind. Time Series Insights kann auch mit dem IoT Hub verknüpft werden, um auf sämtliche Anlagendaten zugreifen zu können.
Die optimale Datenerhaltung lohnt sich im Hinblick auf Betriebskosten und Mengenmodelle der IoT-Lösung. Es braucht eine richtige Balance zwischen dem Preis der unterschiedlichen Cloud-Dienste und der Performance beim Datenzugriff. Außerdem müssen die Daten in der richtigen Aufteilung eines optimal passenden Systems und Partitionierung zur Verfügung stehen, um auch hohe Datenmengen bestmöglich skalierbar zu halten.

Stream Analytics

Der Dienst zur Echtzeitanalyse sammelt Streaming-Daten von Sensoren oder Geräten. Mittels einer SQL-ähnlichen Sprache lassen sich Echtzeitanalysen von Informationsströmen entwickeln. Sämtliche Inhalte können bedarfsgesteuert in die Prozesse eingebunden werden. Server, virtuelle Maschinen oder Cluster sind dafür nicht notwendig. Stream Analytics agiert als serverlose, ereignisverarbeitende PaaS-Lösung, die alle gängigen Compliance-Bestimmungen weltweit erfüllt.

IoT-Lösungen und übergreifende Anforderungen

Zusätzlich zu den beschriebenen Azure-IoT-Services sind noch Themen wie Monitoring, Sicherheit und Logging zu beachten. Komponentendienste wie das Active Directory und Active Directory B2C dienen einerseits zum Managen der Azure-Dienste, zum anderen bietet sich Letzteres für externe Benutzer an.

Azure Maps

Die API-Sammlung stellt über Web- und Mobilanwendung Kartendaten zur Darstellung geografischer Kontexte zur Verfügung. Unternehmen integrieren Standort- und Mobilitätsfunktionen in ihren Anwendungen und ermöglichen Kunden von der Routenplanung bis zu wissenswerten Informationen am Point of Interest eine Vielzahl verschiedener Inhalte.

Fazit

Die unterschiedlichen Dienste von Microsoft Azure ermöglichen trotz weitgreifender Standards eine hervorragende Basis zur individuellen Entwicklung und Skalierbarkeit einer hochverfügbaren IoT-Service-Lösung. Alle Module decken die technologischen Herausforderungen neuer IoT-Umgebungen mit auf Unternehmen angepasster Software optimal ab. Clever kombiniert, lassen sich mit Azure rasch IoT-Services mit persönlichen Relevanzen integrieren.

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