Strategy Eckhard Oberfrank Viele viele bunte Smarties Durchblick behalten im Web der Dinge Alles wird smart. Erst das Heim, dann die Stromzähler und nach und nach auch alle anderen Dinge um uns herum. Für Service Provider ergeben sich neue Geschäftsmodelle durch Bereitstellung von Vermittlerplattformen, die unterschiedlichsten Applikationen den Zugriff auf und die Kommunikation mit beliebigen intelligenten Objekten ermöglichen. 8 Detecon Management Report 4 / 2010
Viele viele bunte Smarties E rinnern Sie sich noch an den intelligenten Kühlschrank, der entsprechend dem Leerungsgrad und den Essensgewohnheiten seiner Nutzer selbständig Lebensmittel im Internet Shop bestellt? Dies war Mitte der neunziger Jahre die Musterapplikation, die stets erwähnt wurde, wenn es galt, die Vision eines weiterentwickelten Internets zu beschreiben, in dem auch alle Maschinen über eine IP-Adresse erreichbar wären. Und es ist ein wunderschönes Beispiel dafür, dass sich Technologien vorhersagen lassen, nicht aber Anwendungen. Die Technik für diese Vision ist seit Jahren verfügbar: Mit RFID-Etiketten auf Lebensmittelpackungen, einem entsprechenden Leser mit WLAN im Kühlschrank und einer kleinen Applikation, die den Verbrauch der im Haushalt lebenden Personen hochrechnet, mit deren persönlichen Kalendern abgleicht und entsprechende Bestellungen auslöst, könnte ein solcher Kühlschrank bereits in vielen Haushalten stehen. Tatsächlich aber will sich kaum jemand die Einkaufsentscheidung nehmen lassen und so fanden sich auch keine Abnehmer für diese intelligenten Haushaltsgeräte. Von einfachen RFID-Etiketten zu smarten Objekten Seit rund zehn Jahren ist es nicht mehr der intelligente Kühlschrank oder der Cola-Automat mit Internetanschluss, sondern es sind die ganz einfachen, über einen Produktcode identifizierbaren Waren, die mit dem Begriff Internet der Dinge verbunden werden. Insbesondere die Radio Frequency Identification (RFID) Technologie wird häufig als Synonym für das Internet der Dinge benutzt. Der Begriff Internet der Dinge wurde maßgeblich vom Auto-ID Center am Massachusetts Institut of Technology (MIT) geprägt. Dieses Institut entwickelte im Auftrag der Industrie den Electronic Product Code (EPC), ein Schema zur Vergabe weltweit einzigartiger Identifikationsnummern, und den Object Naming Service (ONS), ein Verzeichnisdienst für die Zuordnung von hinterlegten Informationen zu jedem EPC. Durch die eindeutige Adressierbarkeit der mit RFID-Etiketten asso ziierten Objekte war die Grundlage für eine globale Maschi- 9 Detecon Management Report 4 / 2010
Strategy ne-zu-maschine (M2M) Kommunikation gelegt. So ist der Begriff Internet der Dinge nicht zwangsläufig als Integration der RFID-etikettierten Objekte in das uns bekannte Internet mit Adressierung über eine IP-Adresse und Kommunikation über die bekannten IP-Protokolle zu verstehen, sondern mehr als Metapher: Ähnlich, wie wir Menschen das Internet benutzen, können im Internet der Dinge auch Objekte auf irgendeine Art miteinander kommunizieren und Dienste aufrufen. Es handelt sich dabei nicht um eine offene Welt, sondern um eine Vielzahl geschlossener Lösungen, in der die smarten Objekte jeweils mit nur einer ganz bestimmten Applikation zusammen spielen können. Das Internet der Dinge, basierend auf RFID-etikettierten Objekten, würde sich also parallel zum uns bekannten Internet der Menschen entwickeln. Es wäre aber nicht zwangsläufig Teil des uns bekannten Internets. Mit EPC und ONS sind zwar die Grundlagen für ein solches Internet der Dinge, insbesondere der RFID-etikettierten Dinge, gelegt, das heißt aber noch nicht, dass diese Infrastruktur, insbesondere das ONS, auch von der Industrie genutzt wird. Schließlich muss für die Nutzung der Dienste bezahlt werden. Und auch sonst gibt es einige Vorbehalte. Der Betreiber des Root-ONS ist das amerikanische Unternehmen VeriSign, das der Gesetzgebung der USA unterliegt. Um dieser Abhängigkeit zu entgehen, hat Frankreich beispielsweise einen eigenen Root-ONS installiert. Neben diesem Politikum bezüglich der Machtstruktur gibt es auch Bedenken hinsichtlich der Manipulierbarkeit der im Netz hinterlegten Produktinformationen, der Ausspähbarkeit vertraulicher Daten und der Anfälligkeit der Plattform gegenüber Angriffen aus dem Netz. Hinzu kommt, dass die Finanzierung zum Aufbau und Betrieb einer globalen Plattform noch ungeregelt ist. Die Vorteile, die eine solche global einheitliche Plattform zur Identifikation und Verfolgung von Waren den Produzenten, Handelskonzernen und Logistikunternehmen bietet, liegen allerdings auf der Hand. Deshalb ist davon auszugehen, dass auch die skizzierten Probleme langfristig überwunden werden. Die Frage ist nur: wann? In jüngster Zeit ist noch eine ganz andere Art von Objekten in den Fokus der Vernetzung über das Internet gerückt, nämlich intelligente Objekte oder neudeutsch smart devices. Diese intelligenten Objekte haben, anders als einfache RFID etikettierte Waren, nicht nur eine Identität, sondern stellen selbst auch Daten bereit beziehungsweise reagieren auf empfangene Daten. Von der Schwierigkeit, smarte Objekte ins Web zu integrieren Seit der Sensibilisierung für eine Verringerung der CO2-Emissionen und für einen vermehrten Einsatz regenerativer Energien haben Themen wie Smart Metering, intelligente Heizungssteuerung oder Load Management (zentrale An- oder Abschaltung von elektrischen Verbrauchern wie Klimaanlagen oder Waschmaschinen) an Bedeutung gewonnen. Zur Umsetzung solcher Szenarien müssen intelligente Objekte, typischerweise Sensoren und Aktuatoren, von zentraler Stelle abgelesen beziehungsweise angesteuert werden. Im einfachsten Fall geschieht dies direkt durch den Menschen. Die typischen Beispiele, die immer wieder angeführt werden, sind die Stromzählerablesung mit dem Handy, ohne in den Keller gehen zu müssen, oder die Rollladen- und Heizungssteuerung mit dem Smartphone von praktisch jedem Punkt der Erde aus. Diese Szenarien sind sehr anschaulich, zielen aber ausschließlich auf Menschen mit einem ausgeprägten Spieltrieb. Die Mehrheit wird es intelligenten Anwendungen überlassen, den Rollladen zeit- und witterungsgesteuert auf- und abzufahren oder stromfressende Haushaltsgeräte wie Waschmaschine oder Trockner dann einzuschalten, wenn der Energieversorger spontan günstig Strom anbietet, weil beispielsweise die Sonne scheint und der Wind kräftig weht. Um solche Szenarien zu verwirklichen, müssen die intelligenten Objekte (Sensoren und Aktuatoren) mit Applikationen verbunden werden, so wie im uns bekannten Internet die Informationen über Web Browser sichtbar sind. Der große Erfolg des Internet beruht auf der Standardisierung. Beliebige Informationstypen, seien es Texte, Tabellen, Bilder oder Ton, können von einer Applikation dargestellt werden, dem Browser. Das ist nur möglich, weil alle Internet-Teilnehmer sowohl die Web Server, die die Daten senden, als auch die Web Browser, die die Daten empfangen und darstellen auf allen Ebenen dieselben Protokolle verwenden. Davon ist man im Internet der Dinge aber noch meilenweit entfernt. Wie teilt ein intelligentes Objekt einer Applikation seine Information mit? Beispielsweise ein Einbruchmelder die Information Fenster wurde geöffnet, ein Temperatursensor die Information 25 C? Und wie signalisiert eine Applikation einem Ventil 30 Prozent öffnen? Das Problem, intelligente Objekte wie Sensoren und Aktuatoren als Teilnehmer ins Internet zu bringen, beginnt aber nicht 10 Detecon Management Report 4 / 2010
Viele viele bunte Smarties erst auf der Applikationsebene bei der Interpretation der Daten, sondern setzt bereits auf der Netzwerkebene ein. Welcher Temperatursensor oder Feuermelder besitzt einen Ethernetanschluss, ist WLAN-fähig oder kann als GSM-Terminal agieren? Dies ist nicht nur eine Frage des Preises, sondern vor allem der Physik, genau genommen der Stromversorgung. Häufig befinden sich die entsprechenden Sensoren und Aktuatoren an unzugänglichen Stellen, wo keine externe Stromversorgung zur Verfügung steht und ein Batteriewechsel aufwändig und damit teuer ist. Aus diesem Grund haben sich für die Vernetzung solcher Objekte in der Vergangenheit andere Netzwerkstandards etabliert, zum Beispiel ZigBee, Konnex, Instabus IEB oder M-BUS, um nur einige wenige zu nennen. Diese Netzwerktechnologien sind zwar weit weniger leistungsfähig was Rechweite, Übertragungssicherheit und Flexibilität betrifft, aber sie benötigen minimale Rechen- und Speicherkapazität und verbrauchen dadurch nur sehr wenig Strom. Mit einer handelsüblichen Batterie arbeiten diese Systeme Monate, wenn nicht gar Jahre. Die Lösung des Problems als Chance für Service Provider Um diese intelligenten Objekte mit dem Internet zu verbinden, gibt es zwei Möglichkeiten: Integration eines Web Servers in das Objekt oder über ein intelligentes Gateway (auch reverse proxy genannt), das auf der einen Seite den Netzwerkstandard des Sensors oder Aktuators unterstützt und auf der anderen Seite über einen Web Server mit dem Internet verbunden ist. Trotz fortschreitender Miniaturisierung und neuer Strom sparender Netzwerktechnologien zum Beispiel 6LoWPAN werden in absehbarer Zeit einfache Sensoren und Aktuatoren keine eingebetteten Web Server enthalten. Daher bieten Hersteller wie Digi für ihre Smart Home Energie Management Komponenten auch intelligente Gateways zur Internetintegration der Komponenten an. Dabei handelt es sich aber stets um eine proprietäre Lösung. Das Gateway unterstützt nur die Komponenten aus eigener Herstellung. So sind praktisch alle heute im Einsatz befindlichen Sensoren und Aktuatoren Teil einer firmenspezifischen Gesamtlösung, die in sich geschlossen und mit keiner anderen interoperabel ist. Es ist gar nicht oder nur mit großem Aufwand möglich, die intelligenten Objekte applikationsübergreifend zu nutzen oder auch nur in andere Applikationen zu integrieren. Bis zu einem Web der Dinge, in dem beliebige Objekte mit beliebigen Applikationen interagieren können, ist es noch ein weiter Weg, der eine Standardisierung bis hin zur Applikationsebene erfordert. Es könnten in hohem Maße Entwicklungskosten gespart, vorhandene Sensorinstallationen wiederbenutzt und damit Innovationen schneller umgesetzt werden, wenn verschiedene voneinander unabhängige Applikationen in sicherer Weise auf die Informationen ein und desselben Sensors zugreifen und sich intelligente Objekte herstellerübergreifend mit unterschiedlichen Applikationen verbinden könnten. Hier liegt eine Chance für Abbildung: Modell einer Service Plattform als Infrastructure as a Service Applikationen Smart Metering Load Management Gebäudeüberwachung Gesundheitsüberwachung Cloud Service Smart Devices Management Plattform Smart Gateway GPRS Telefon DSL Web Server ZigBee M-Bus ZigBee Konnex Instabus IEB WLAN Quelle: Detecon 11 Detecon Management Report 4 / 2010
Strategy Service Provider, mit neuen Geschäftsmodellen in den Markt zu gehen. Tridium, ein Unternehmen im Honeywell Konzern, bietet bereits eine Software Plattform an, die es ermöglicht, intelligente Objekte mit unterschiedlichen Netzwerk-Schnittstellen als Web Server agieren und via TCP/IP/UDP und HTTP/XML mit internetfähigen Applikationen kommunizieren zu lassen. Diese Plattform von Tridium bildet damit das zuvor beschriebene intelligente Gateway für eine Vielzahl von intelligenten Objekten unterschiedlichster Hersteller. Warum nicht diese Plattform ins Netz stellen und als Cloud Service anbieten? Selbstverständlich müsste eine solche Plattform im Netz mehr leisten als nur Protokolle zu wandeln. Sie müsste eine Vielzahl weiterer Funktionen bereitstellen, die Applikationsentwickler von den komplexen und immer wiederkehrenden Anpassungsund Administrationsaufgaben zum sicheren Betrieb einer Lösung befreit. Dazu gehören: Device Mapping: Zuordnung der Objekte zu URLs Management der intelligenten Objekte, zum Beispiel Erfassen und Konfigurieren der Objekte Service Monitoring: Erkennung von Fehlerzuständen der angeschlossenen Objekte und Alarmierung des Plattformkunden Access Control, insbesondere Authentifizierungs- und Autorisierungsmechanismen Datensicherheit, zum Beispiel Verschlüsselung Aggregation von low-level Diensten mehrerer Objekte zu einem high-level Dienst, zum Beispiel Summation der über die angeschlossenen Sensoren erfassten Verbräuche zu einem Gesamtverbrauch oder andere einfache Business Intelligence-Funktionen. Bereitstellung der gelieferten Informationen in verschiedenen Darstellungsformaten, zum Beispiel im Browser darstellbare HTML-Seite oder in JavaScript Object Notation (JSON) zur direkten Übernahme der Daten in eine Web Applikation. Datenspeicherung/Backup Reportingfunktionen, zum Beispiel zum Nachweis zugesicherter SLAs. Mitteilungsdienst/Event Handling: Überwachungsorientierte Applikationen reagieren meist auf Ereignisse des überwachten Objekts. Intelligente Objekte müssen daher Informationen zum Client (der Applikation) pushen können, während http nur ein Daten Pull unterstützt. Objektbibliothek: zwingend erforderlich, um Objekte im Netz zu finden und objektspezifische Informationen zu hinterlegen. Zertifizierungsdienst, um 100 Prozent Kompatibilität der Objekte und Applikationen mit der Plattform und damit auch der SLAs zu gewährleisten. Accounting Services: Während im Anfang sicherlich ausschließlich projektweise abgerechnet würde, wären später auch nutzungsabhängige Preismodelle denkbar. Customer Help Desk Erweiterte Dienstleistungen, zum Beispiel Erbringen oder Vermitteln von Diensten zur Installation und Service der angeschlossenen Objekte. Application Brokerage: Hier sind verschiedenste Modelle denkbar. Analog zu den App Stores der Smartphone-Hersteller, könnten sich Plattform-Kunden mit einer innovativen Dienstleistungsidee die notwendige Applikation leihen/kaufen ohne alles komplett neu entwickeln zu müssen. Object Brokerage: Über diesen Dienst könnte ein Besitzer eines Sensornetzes das Netz oder einzelne Sensoren gegen ein Nutzungsentgelt anderen Serviceanbietern für deren Applikationen zur Verfügung stellen. Die Zugriffsrechte würden in der Objektbibliothek hinterlegt. Denkbar wäre beispielswiese das Netz der Sensoren zur Verkehrsmessung, das sicherlich für unterschiedlichste Applikationen interessant wäre. 12 Detecon Management Report 4 / 2010
Viele viele bunte Smarties Die Zukunft der Telekommunikationsanbieter: Infrastructure as a service Der norwegische Telekommunikationsanbieter Telenor hat diese Idee einer M2M-Plattform as a Service bereits in Teilen umgesetzt. Mit Shepherd hat er eine gemanagte Mittlerplattform zwischen Applikationen und internetfähigen Objekten geschaffen, wobei die beschriebene Funktion des intelligenten Gateways nicht Bestandteil seiner Plattform ist. Einige Kunden nutzen die Plattform bereits im Pilotbetrieb. Über ein Partnernetzwerk versucht Telenor Systemintegratoren, Anbieter von Applikationen und Hersteller von intelligenten Objekten (Sensoren und Aktuatoren) zusammenzuführen, eine gesteigerte Sichtbarkeit im Markt zu erzielen und die Vertriebspower zu bündeln. Anders als im World Wide Web, das nur einer rudimentären Governance bedarf Top-Level-Domain- und IP-Adressen-Vergabe durch ICANN, Standardisierungsgremien der Internet Society und des W3C, müssen für eine offene Kommunikation zwischen intelligenten Objekten und Applikationen in einem Web der Dinge wesentlich mehr Regelungen getroffen und Infrastrukturdienste bereit gestellt werden. Vielleicht nehmen sich dieser Aufgabe einmal Regierungen oder Wirtschaftsinstitutionen an wie bei der Entwicklung vom einfachen RFID-Etikett zum Internet der Dinge. Selbst dann wird eine Plattform, wie hier skizziert, nicht obsolet, sondern könnte sich zur nationalen Infrastruktur eines World Wide Web of Things weiterentwickeln. Eckhard Oberfrank unterstützt seit über zehn Jahren als Management Consultant im Bereich Strategie & Marketing Unternehmen der Telekommunikationsbranche in Produktentwicklung, Produktmarketing und Projektmanagement. Zuvor hat er als Produktmanager innovative Kommunikationsprodukte und netzzentrierte Dienste entwickelt und in den Markt eingeführt. Als gelernter Ingenieur liegt ihm besonders daran, technische Features in für Anwender verständliche Nutzenargumentation zu übertragen. Daher ist er auch gern gesehener Referent auf technischen Kongressen. Eckhard.Oberfrank@detecon.com 13 Detecon Management Report 4 / 2010