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1 Internet of Things Martin Mosler für Guild42 Internet of Things Martin Mosler 9. Februar 2015 Zühlke 2015

2 Kurzvorstellung Zühlke Drei vernetzte Bereiche für mehr Wachstum, Innovation und Produktivität Geschäftsfelder Produkt- und Software-Engineering Managementberatung Start-up-Finanzierung Zühlke Gruppe Gegründet 1968, im Besitz von Partnern In Deutschland, Großbritannien, Österreich, Serbien und in der Schweiz Mehr als 8'000 Projekte realisiert 105 Mio. CHF Umsatz (2013) 630 Mitarbeiterinnen & Mitarbeiter (Ende 2013) ISO 9001 und zertifiziert Internet of Things Martin Mosler 9. Februar 2015 Zühlke 2015

3 IoT Internet of Things

4 "The Internet of Things (IoT) is the interconnection of uniquely identifiable embedded computing devices within the existing Internet infrastructure. Wikipedia

5 billion units installed in 2020 representing an almost 30-fold increase from 0.9 billion in 2009 Gartner, Inc there are more than 10 billion wirelessly connected devices in the market today; with over 30 billion devices expected by 2020 API Research Percent of Consumers Will Own an In-Home IoT Device by 2019 Accenture 2014

6 IoT An welche Produkte denken Sie?

7 Waschen 30 C (schonend) Trommeltrocknen niedrige Temperatur (schonend) Nicht bügeln

8 Smart Battery Smart Thermostat Wearables Connected Cars / Car Sharing

9 Smart City - z.b. SmartSantander Environmental Monitoring Outdoor parking area management Mobile Environmental Monitoring Traffic Intensity Monitoring Guidance to free parking lots Parks and gardens irrigation

10 A S S S S S A

11 Anzahl der Geräte Cloud Server Gateways Sensoren & Aktoren

12 Ressourcen Cloud Server Gateways Sensoren & Aktoren

13 Einflüsse auf die Architektur Security Designphase Bedrohungsanalyse Defence in depth Serviceprovider müssen die geforderte Sicherheit erfüllen Gesamte Lebensdauer überwachen

14 Einflüsse auf die Architektur Security Skalierung Maintenance Geräte hinzuzufügen Maximale Kapazität? Software update

15 Einflüsse auf die Architektur Security Skalierung Maintenance Connectivity Verfügbarkeit Wie, wann und wo müssen die Devices erreichbar sein? Mobilität? Stromverbrauch und Energiequelle?

16 Einflüsse auf die Architektur Security Skalierung Wo liegen welche Daten und wem gehören sie? Maintenance Connectivity Verfügbarkeit Data ownership

17 C G G G G G P P S S A S A S S A Sensor Aktor Propagator Gateway Cloud App

18 Sensor Aufgabe: Eigenschaften: Aktor Messen und Senden von Eingangsgrössen Empfangen und Setzen von Ausgangsgrössen Massenprodukt Billig Batteriebetrieb > kein OS, kein TCP/IP Stack, kein WLAN Kommunikation: Messen -> Senden -> Schlafen Empfangen -> Handeln -> Warten Wenig Daten Gemeinsames Medium Geringe Reichweite Keine Collision Detection / Avoidance > Protokoll muss wenig Overhead haben

19 Sensor Aktor Beispiel für ein kleines Nachrichtenformat: d address value direction: 0 = up / 1 = down G Sensor sendet alle 10 Minuten einen Messwert P Jede Minute wird der Sollwert an die Aktoren gesendet A S S S A S A S A

20 Propagator G Können hintereinander geschaltet sein Daten gesammelt weitergegeben Daten anreichern z.b. mit Zeit und Position Batteriebetrieb P P Gleiches Kommunikationsmedium wie S und A, ZigBee oder Bluetooth Low Energy, P Kann auch ein Mesh Netzwerk sein, z.b. mit Contiki P A S S S A S

21 Gateway Schnittstelle zum Internet -> DSL, GPRS, 3G, LTE, Ressourcen eines embedded Controllers Können mit einem oder mehreren Backends in der Cloud kommunizieren Dazu bietet sich das Publish / Subscribe Pattern an, in Kombination mit einem Lease CoAP oder MQTT bieten sich als Kommunikationsprotokoll an C C C G

22 SIGFOX, LoRa, Weightless-N Hohe Reichweite ( 10km) In building penetration Batterielebensdauer bis 10 Jahre Niedrige Hardwarekosten < $2 / Chip Niedrige Betriebskosten ISM Frequenzband

23 C G G G G G P P S S A S A S S A Sensor Aktor Propagator Gateway Cloud App

24 CoAP Constrained Application Protocol REST Protokoll für M2M Ressource discovery Request/Response Publish/Subscribe HTTP, MQTT CoAP MQTT-SN TCP UDP IP MAC, PHY

25 HTTP vs CoAP GET /temp TCP (TLS) Fester Header mit 20 Bytes 3-way Handshake, 2-way termination IPv6 Fester Header mit 40 Bytes UDP (DTLS) Header mit 8 Bytes 6LoWPAN Header 7 Bytes (LR-WPAN) Ethernet Fester Header mit 14 Bytes

26 MQTT-SN Message Queue Telemetry Transport - Sensor Network Broker based Messaging system Publish/Subscribe with Topic IDs HTTP, MQTT CoAP MQTT-SN TCP UDP IP MAC, PHY

27

28 Fragen und Diskussion Martin Mosler IoT, C++, Linux, Security Internet of Things Martin Mosler 9. Februar 2015 Zühlke 2015

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