Big Data aus IoT-Sensorik

Der Markt für IoT-Betriebssysteme ist stark fragmentiert. Die Gewährleistung einer reibungslosen Interoperabilität zwischen smarten Objekten verschiedener Hersteller unter Einhaltung höchster Sicherheit gestaltet sich in Ermangelung fester Standards derzeit etwas kompliziert. Eine leistungsstarke IoT-Plattform gehört bei unternehmenskritischen IoT-Projekten dazu. Hinzu kommt: Die Entstehung von Edge Computing erfordert neue Architekturmuster, nicht zuletzt auch für mobile Apps. Diese stecken noch in den Kinderschuhen, doch der Bedarf ist enorm.

Android Things ist eine leichtgewichtige Distribution von Android. Damit möchte Google das intelligente Zuhause erobern. IoT-Geräte anderer Anbieter müssen zur Gewährleistung von Interoperabilität mit Android-Thing-Endpunkten Googles Weave-Protokoll beherrschen und ein Zertifizierungsprogramm von Google durchlaufen. Mit Weave kann Google Home unter anderem mit smarten Glüh­birnen, Lichtschaltern, Stromsteckern und Thermostaten kommunizieren. Derzeit fehlt es an IoT-Anwendungen, sodass die Plattform noch kaum praktische Relevanz besitzt, was sich jedoch in Zukunft ändern könnte.

Das quelloffene IoT-Betriebssystem Contiki trumpft mit effizientem Speichermanagement und fortschrittlicher Unterstützung drahtloser Vernetzung auf. Den leistungsstarken IPv6-Stack hatte der Netzwerkriese Cisco beigesteuert. Zu den Stärken von Contiki zählen ausgereifte Entwicklungswerkzeuge, darunter Cooja, ein leistungsstarker Netzwerksimulator zum Debuggen von Sensornetzen, den WSNs (Wireless Sensor Network). Contiki fühlt sich unter anderem in vernetzten Parksensoren, Strassenlaternen und auch in Thermostaten zu Hause.

Der Linux-Anbieter Canonical hat mit Ubuntu for the Internet of Things eine spezielle IoT-Edition des Betriebssystems lanciert. Das System bietet erweiterte Sicherheits-Features und lässt sich dank der transaktionalen Update-Engine Snaps auf dem neusten Stand halten. Mit Snaps hat Canonical ein universelles Binärformat für Linux-Pakete geschaffen, die sich mit jeder beliebigen Linux-Distribution nutzen lassen. Snaps sollen sichere Updates mit transaktionalen Rollbacks ermöglichen. So entsteht eine «kognitive Beziehung zwischen der Cloud und den Edge-Geräten im Netzwerk», sagt Mac Devine, CTO für Schwellentechnik und Innovation bei IBM. Drohnen und Roboter auf der Basis von Ubuntu lassen sich sogar aus der Ferne mit neuer Software aktualisieren. Das Robotic Operating System (ROS) setzt auf Ubuntu auf. Zu den unterstützten Hardware-Plattformen zählen Intel Joule, Parrot, Qualcomm DragonBoard, Samsung Artik und Simbe Robotics.

Canonical ist dem Industrial Internet Consortium beigetreten und baut sein Netzwerk von Partnerschaften rund um IoT intensiv aus. Im November 2017 hat der Anbieter offizielle LTS-Images von Ubuntu für die OpenStack-Plattform von T-Systems bereitgestellt.

Anfang Jahr ist der Sicherheitsspezialist Kaspersky mit einem eigenen Betriebssystem auf den IoT-Zug auf­gesprungen. Das Betriebssystem basiert auf der Flask- Architektur (Flux Advanced Security Kernel), die sich zuvor bereits in den Security-fokussierten Distributionen SELinux und SEBSD bewährt hatte. Es nutzt eine globale Sicherheitsrichtlinie (default deny), die jegliche Aktivitäten standardmässig verweigert. Alle nicht explizit freigeschalteten Anwendungen können nicht ausgeführt werden. Alle Treiber sind vom Kernel isoliert. Ein unabhängiger sicherer Hypervisor (KSH) und ein Kommunikationssystem für sichere Interaktionen zwischen verschiedenen Komponenten des Betriebssystems (KSS) runden das Angebot ab.

Mit Windows 10 IoT Core adressiert Microsoft nicht nur etablierte Unternehmen mit einem Bedarf an IoT-Geräten, sondern – in Anerkennung der Innovationskraft individuel­ler Erfinder – auch Start-ups, Entwickler sowie Bastler. Zu den Stärken von Windows 10 für IoT zählen Microsofts Entwicklerwerkzeuge der Visual-Studio-Familie und die darauf eingespielten IoT-Dienste von Microsoft Azure. Für Unter­nehmen, die bereits für die Universal Windows Platform entwickeln und/oder Azure nutzen, ist es damit nur ein Katzensprung, ein IoT-Projekt zu lancieren. Mit dem Quelltexteditor Visual Studio Code holt Microsoft neuerdings auch Benutzer von Linux und OS X mit ins Boot. Das quelloffene Projekt Riot OS basiert auf offenen IoT-Standards. Das Betriebssystem ist kostenfrei, zeichnet sich durch einen geringen Stromverbrauch und sehr moderate Ressourcenanforderungen aus. Es verfügt zudem über einen Mikrokernel, beherrscht Datenverschlüsselung, bietet mehrere Netzwerk-Stacks und unterstützt eine sehr grosse Vielfalt an Hardware-Devices.

VxWorks RTOS von Wind River Systems (einer Tochter des Chipriesen Intel) zählt zu den führenden Echtzeit­betriebssystemen für kritische Infrastrukturen. Das System rühmt sich zahlreicher Zertifizierungen in sicherheitssensiblen Branchen wie der Luftfahrt und Medizin. Zu den Anwendern zählen unter anderem die Konzerne BAE Systems, Boeing und Bosch Motorsport. Letzterer nutzt VxWorks unter anderem als Betriebssystem für die Motorsteuerung in den High-Endurance-Rennwagen.

Ein IoT-Betriebssystem bildet den grundlegenden Baustein für die Umsetzung von IoT-Projekten, ist aber bei Weitem nicht das einzige Element einer IoT-Implementierung. Eine Anbindung an analytische Systeme und Management-Werkzeuge gehört ebenfalls dazu. Eine solche IoT-Plattform speziell für Anwendungen der Industrie 4.0 hat Siemens unter dem Namen MindSphere auf der Basis von SAP HANA entwickelt. Jedes Unternehmen könne seinen Maschinenpark an MindSphere anbinden, sagt Florian Beil, Head of Technical Sales and Mobilization, Data Services, Siemens Digital Factory. Das offene Ökosystem sei die treibende Kraft hinter dem Erfolg von MindSphere. Ein Unternehmen könne beispielsweise die Sensordaten eines Triebwerks erfassen. So liesse sich vorhersagen, wann das Triebwerk zusammenbricht und welches Bauteil den Ausfall ver­ursacht. Dadurch könne man Betriebsstörungen verhindern und Geld sparen.