Seminar Internet der Dinge (IDD)

Transkript

1 Seminar Internet der Dinge (IDD) Sommersemester 2012 Prof. Dr. Erik Kamsties FB Informatik Fachhochschule Dortmund

2 Motivation Neuerungen in der Rechnertechnik und waren vielfach Anstoß für spannende Entwicklungen in der Informatik, so auch beim Thema Internet der Dinge : Verfügbarkeit von Funktransceivern für energiearme Datenübertragung (IEEE x) Preisverfall und Miniaturisierung von GPS-, Magnetometer-, Beschleunigungssensoren, Ein optimierter TCP/IP-Stack benötigt nur wenige KB-Flashspeicher, so dass mit ca. 2 Euro zusätzlichen Kosten für einen Funktransceiver jedes beliebige Gerät internetfähig wird. Das Internet der Dinge ermöglicht neue Wertschöpfungsketten, viele Autoren sehen daher in dem Thema die nächste industrielle Revolution [Kagermann, ehem. SAP]. Seminar Internet der Dinge 2

3 Das Internet der Dinge The Internet of Things comprises a digital overlay of information over the physical world ( cyber-physical systems ). Objects and locations become part of the Internet of Things in two ways: Information may become associated with a specific location using GPS coordinates or a street address ( augmented reality ). Alternatively, embedding sensors and transmitters into objects enables them to be addressed by Internet protocols, and to sense and react to their environments, as well as communicate with users or with other objects. [Hammersmith Group, 2010] History: Web World Wide Web linking webpages with hyperlinks Web 2.0 Interactive Web (user generated content) Web 3.0 Semantic Web Web 4.0 Internet of Things Seminar Internet der Dinge 3

4 Das Internet der Dinge Core Internet Router Server Fringe ( Randgebiete ) personal computers smart phones Internet of Things Einbeziehung von Objekten der Logistik, Automatisierung, Messtechnik, Medizintechnik, Seminar Internet der Dinge 4

5 Hardware Ein Ding oder bessert Gegenstand ist ein physikalisches Objekt (z.b. Straßenlaterne) aufgepeppt mit Elektronik Wir unterscheiden Simple Objects (Radio Frequency Identification - RFID), passives Verhalten, Senden von Informationen bei Energieversorgung im Moment des Auslesens Smart Objects (Mikrocontroller, Sensoren, Aktuatoren), aktive Teilnahme des Gegenstands in einem Netzwerk BotaniCalls Toll Collect Google s Android Bulb Seminar Internet der Dinge 5

6 Protokollstack Web Web 4.0 Payload SOAP HTML, XML, JSON, REST TCP IPv4 e.g., Ethernet, WLAN (IEEE ) Payload HTML, XML, JSON, REST, CoAP UDP / TCP / ZigBee IPv6 Constrained link, e.g. IEEE , Bluetooth 4.0 Seminar Internet der Dinge 6

7 Architektur Actuators Control Algorithms [C. Fortuna and M. Grobelnik] [E. Kamsties] Seminar Internet der Dinge 7

8 Integration auf verschiedenen Ebenen Accessibility REST, Smart Gateways, IP for devices Findability lightweight semantics, microformats, Google of things, local search infrastructure Sharing social Web of Things, social networks, delegated authentication for things, etc. Composition Physical mashups (Yahoo Pipes, Click Script) Web composition engine, real-world composite applications [Dominique Guinard] Seminar Internet der Dinge 8

9 Anwendungsfelder und Benefits Anwendungsfelder (Auswahl) Ambient Assistet Living Building Automation (Gebäudeautomatisierung) Home Automation Energie Smart Metering (Intelligente Verbrauchserfassung) Smart Grid (Intelligente Stromverteilung) Elektromobilität Industrieautomatisierung Logistik Medizintechnik Nutzen ( Treibende Faktoren ): Energieeinsparung Erhöhung von Sicherheit und Komfort Zeit- und Kostenreduzierung Small Scale Large Scale Seminar Internet der Dinge 9

10 Herausforderungen Energy is highly constrained Hardware capabilities (memory, horse power) often constrained Huge amount of nodes Continuous flow of data Zero configuration networking Application run-time is extremely long, no maintenance possible Asymmetric, highly directional information flow (data fusion) Data aggregation (and network control) may be centralized, decentralized or hierarchical Measurements reporting can be periodical, triggered by external event or on request by sink node Seminar Internet der Dinge 10

11 Themen entstammen weitgehend einem kürzlich erschienenen Buch: eigene Ideen können nach Absprache umgesetzt werden! Seminar Internet der Dinge 11

12 Themen (Auswahl) Accessibility 1. Contiki und 6LoWPAN/RPL ein OS für das Internet der Dinge 2. IPv6/TCP/UDP (und kompakte Implementierungen) 3. Anwendungsprotokolle HTTP, Atom und neue Ansätze wie CoAP 4. Web Services (REST, SOAP), Service Discovery, Security 5. Asynchrones Web Übertragung von asynchronen Ereignissen vom Server zum Client (Webhooks, Comet, Websockets) Storing, Sharing 6. Gerätebeschreibung (Eigenschaften, Funktionen a la Apple Bonjour) 7. Data as a Service (u.a. pachube.com) 8. Mashups, Personal Dashboards, Virtual Wiring (z.b. ifttt) Anwendungen 9. Augmented Reality 10.Smart Metering 11.Building / Home Automation nichts dabei? Sprechen Sie mich an Seminar Internet der Dinge 12

13 Organisation Zielgruppe: PI, TI, MI, WI Ablauf Regelmäßige Treffen Individuelle Betreuung Ergebnis: was wird von Ihnen erwartet? Schriftliche Ausarbeitung (16 Seiten) Vortrag (20 min) ggf. praktischer Teil Umfang 2 SWS schriftliche Ausarbeitung 4 SWS mit einem praktischen Teil Nähere Infos, Vorstellung der Themen und Anmeldung: auf dem ersten Treffen am Donnerstag, , 10:15, C.E.41 Seminar Internet der Dinge 13

14 Abgabe Bitte verwenden Sie für Ihre Ausarbeitung die Springer LNCS Dokumentenvorlage, die unter folgendem Link zu finden ist: Die Vorlage gibt es für LaTeX und Word, Sie haben die Wahl. Sie erstellen ein sogenanntes Multiautor Volume, siehe "LNCS Proceedings and Other Multiauthor Volumes - Using LaTeX2e" (bzw. Word 2003/2007) auf der genannten Webseite Seminar Internet der Dinge 15

15 Praktischer Teil (Vorschlag) Arduino mit EthernetShield: und Pachube als Backend: Seminar Internet der Dinge 16

16 Praktischer Teil (Vorschlag) Ein Rechner mit Funkschnittstelle (IEEE ) und ein handelsüblicher Staubsauger neuerer Bauart (irobot) ;-) Seminar Internet der Dinge 17

17 Links Ein gutes Video von IBM findet sich hier: Seminar Internet der Dinge 18