Wie Sie Ihre Geräte einfach ins Internet bringen

Einfach erklärt: Mit unserem intelligenten IoT Gateway machen wir es Ihnen leicht, Ihre IoT Devices an das Internet anzubinden. Neben dieser einfachen Anbindung sorgt das IoT Gateway dafür, dass der Anpassungsaufwand an verschiedene Protokolle massiv reduziert wird und die Datenübertragung auch dann gesichert ist, wenn sich Ihr IoT Gerät gerade im Batteriesparmodus befindet.

Die Funktionalitäten des IoT Gateway auf einen Blick

Device Management
  • Device Onboarding
  • CIG Plugin (Protokoll Übersetzer)
  • LWM2M
  • Security
Upgrade Management
  • Firmware Upgrade (Radio Module)
  • Software Upgrade (MCU)
  • Congestion Controll
Application Enablement
  • REST API
  • Security
  • Data Buffering
  • Business Logic

Herausforderungen eines Mobilfunknetzes, insbesondere bei NB-IoT

  • Energiesparmodus

    IoT Geräte „schlafen“ die meiste Zeit und sind nicht oder mit hoher Verzögerung erreichbar.

  • Software Upgrade

    Software Updates sind nur über eine geringe Bandbreite möglich, da IoT Geräte im Feld verbaut sind.

  • Unterschiedliche Protokolle

    Derzeit gibt es viele unterschiedliche Arten von Protokollen, da kein einheitlicher Standard existiert.

  • Neue Technologie

    NB-IoT ist nicht nur eine neue Übertragungstechnologie. Ende zu Ende Architektur ändert sich.

  • Geringe Datenmengen

    Herkömmliche Protokolle für NB-IoT nicht geeignet.

  • Hohe Sicherheit

    Gewährleistung einer hohen Sicherheit trotz geringer Rechenleistung und Datenmengen.

  • Mobility

    Kurzzeitige Unterbrechungen bei Zellwechsel.

  • Signalqualität

    Wetterbedingte oder temporäre Störungen.

Die Architektur von IoT Gateway

Geräte
(mit NB-IoT-Modem)
IoT Devices verwalten mit dem IoT-Gateway 1
IoT Devices verwalten mit dem IoT-Gateway 2
Datenübertragung
IoT Devices verwalten mit dem IoT-Gateway 3 NB-IoT,
2G / 3G / 4G
IoT Devices verwalten mit dem IoT-Gateway 4
Devicemanagement
IoT
GATEWAY
IoT Devices verwalten mit dem IoT-Gateway 5
Applikations Server / IoT Cloud
IoT Devices verwalten mit dem IoT-Gateway 6 On premise / IoT Cloud /
Cloud of Things

IoT Device Management

Device Onboarding

Damit sich auch nur jene IoT Geräte mit Ihrer Applikation verbinden, die das auch dürfen, werden die Geräte zuerst auf der Plattform registriert. So ist sichergestellt, dass unerlaubte Geräte keinen Zugriff auf Ihre Daten haben. Als eindeutige ID wird hier die IMEI herangezogen.

Device Onboarding
CIG Plugin

CIG Plugin (Protokoll Übersetzer)

Es gibt unterschiedliche Protokolle. Damit verschiedene Sensoren von der Anwendung verstanden werden ist eine Anpassung der Protokolle notwendig, was im Normalfall mit einem hohen Implementierungsaufwand verbunden ist.

Unser CIG Plugin System setzt auf OSGI-Architektur auf. Es reduziert diesen Aufwand auf ein Minimum und das Device überträgt die Daten wie gewohnt. Die unterschiedlichen Protokolle werden erst am IoT Gateway übersetzt. Für eine Applikation stehen die Daten dann einheitlich zur Verfügung.

Durch die Übersetzung am IoT Gateway wird Rechenleistung im Device eingespart, was wiederum den Stromverbrauch senkt.

Die Protokolle, die für schmalbandige IoT Netze optimiert sind, werden am IoT Gateway übersetzt und stehen als JSON File über die Rest-API für Ihre Applikation in üblicherweise zur Verfügung.

4 Bytes werden von einem Device mit einem einfachen AT Kommando übertragen (0000FA32). Am CIG wird diese Nachricht in einen JSON-String übersetzt und steht an der Schnittstelle zur Applikation zur Verfügung. Das spart Daten!

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LWM2M

Zur Übertragung von Daten gibt es eine Unmenge unterschiedlicher Protokolle. Viele davon sind nicht besonders gut für eine schmalbandige Übertragung geeignet.

Für das Internet der Dinge hat sich ein Standard besonders bewährt: das LWM2M-Protokoll, ein datenzentriertes Protokoll. Alle beteiligten Teilnehmer verstehen die Bedeutung der Daten – ähnlich wie es bei der Schnittstelle beim Auto (Gaspedal, Bremse, Kupplung) der Fall ist. Wer Auto fahren kann, steigt einfach in ein Fahrzeug ein und bedient es, ohne zuvor die Betriebsanleitung zu lesen.

Die IoT Geräte wissen, wie sie sich registrieren können, ein Software-Upgrade erhalten oder Daten senden. Und das unabhängig von der verwendeten Plattform oder dem Gateway. Viele der Radio-Module am Markt haben dieses Protokoll bereits integriert. Achten Sie bei der Auswahl Ihres Radio-Moduls darauf.

Damit können Sie in kürzester Zeit loslegen – ohne Implementierungsaufwandes des Protokolls.

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LWM2M
Device Management Security

Security

Im Umfeld von IoT ist Sicherheit ein wichtiges Thema. Bei batteriebetriebenen Geräten, die weniger Speicher und Rechenleistung besitzen ist Security oft sehr schwer umzusetzen.

Neben der hohen Sicherheit eines 3GPP-Netzwerkes setzt Magenta Business für die Übertragung auf DTLS+. Dieses Protokoll ist besonders gut geeignet, um Daten zu verschlüsseln und den Rechenaufwand gering zu halten.

Upgrade Management

Komponenten eines IoT Devices

Ein übliches IoT Gerät besteht aus einem Radio-Modul mit integriertem Funk-Chipset. Dieses Radio-Modul kümmert sich um die Übertragung der Daten in einem Mobilfunknetz (Modem).
Damit das IoT Device Zustände wie Temperatur oder Füllstand erfassen kann, ist ein Sensor notwendig.
Die Verarbeitung der Sensordaten und eine Vorerfassung und Filterung erfolgt mithilfe eines Mikrocontrollers.
Für die Authentifizierung steht eine SIM-Karte oder ein SIM-Chip zur Verfügung.
Manche IoT Devices haben zusätzliche Schnittstellen, um weitere Sensoren anzuschließen.

IoT Device
Firmware Upgrade

Firmware Upgrade

Damit Funktionalitäten angepasst sowie erweitert werden können und das IoT Gerät immer am neuesten Sicherheitsstandard ist, muss die Software von Zeit zu Zeit erneuert und ein Firmware Upgrade durchgeführt werden.
Mit dem IoT Gateway können Sie das Radio-Modul und den Mikrocontroller upgraden. Um dabei die Datenmenge zu reduzieren, werden nur die Unterschiede übertragen. Das spart Daten und Zeit.
Ein Upgrade-Package kann einer ganzen Gruppe von Devices zur Verfügung gestellt werden – das manuelle Zuteilen an jedes IoT Device ist nicht notwendig. Das IoT Gateway kümmert sich um die Verteilung des Upgrades, auch wenn ein Gerät gerade im Energiesparmodus ist. Sobald das IoT Gerät das nächste Mal online ist, findet das Upgrade automatisch statt.

Congestion Control

Befinden sich viele IoT Geräte in einer Funkzelle, kann die Verbindung durch das Upgrade überlastet werden. Damit das nicht passiert, verteilt das IoT Gateway die Upgrades an die jeweiligen IoT Geräte.

Congestion Control

Application Enablement

REST API

Um die Funktionalitäten des IoT Gateways aus Ihrer Applikation anzusprechen, steht eine offene Rest-API zur Verfügung.

Damit fügt sich das IoT Gateway nahtlos in Ihre Applikation ein.

Application Enablement
Device Management Security

Security

Sicherheit ist uns ein wichtiges Anliegen. Der Zugriff auf Ihre Daten erfolgt über eine verschlüsselte Verbindung. Ein Schlüssel ist immer nur für eine gewisse Zeit gültig, danach muss wieder ein neuer Code generiert werden. Dazu haben Sie eine AppID und einen Secret. Doch das ist uns noch nicht genug. Damit auch sichergestellt ist, dass diese Zugriffsdaten nicht gestohlen wurden, muss sich die Applikation mithilfe eines Client-Zertifikates ausweisen.

Data Buffering

Befindet sich Ihr IoT Gerät im Energiesparmodus, ist es von Ihrer Applikation aus grundsätzlich nicht erreichbar. Das IoT Gateway speichert jedoch die zu übermittelnden Daten, bis das Gerät wieder online ist.

Data Buffering
Business Logic

Business Logic

Das IoT Gateway bietet die Möglichkeit, Rules zu erstellen. Basierend auf diesen Regeln können Sie Sensordaten auswerten und eine Aktion ausführen lassen, sobald ein Schwellwert überschritten wird. Eine Aktion kann beispielsweise das Aktivieren eines Lüfters oder ein Alarm, der an Ihre Applikation gesendet wird, sein. Beim Überschreiten eines Schwellwertes besteht aber auch die Möglichkeit, ein E-Mail oder eine SMS zu versenden. So können Sie benachrichtigt werden, wenn sich ein Gerät überhitzt, ein Raum mit Wasser geflutet wird oder eine Störung bei einer intelligenten Pumpstation auftritt.

Kompetent von Anfang an

Unser Anspruch an Qualität und Service geht über die Netzversorgung hinaus. Wir stehen für eine ganzheitliche Beratung und beantworten alle Fragen rund um unsere Produkte und Dienstleistungen. Gemeinsam finden wir die für Ihren Standort passende Technologie und sorgen so für die individuell beste Internetverbindung.

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