Neue Ära für das Internet der Dinge

Wenn alle Maschinen, Geräte und Sensoren die gleiche Sprache sprechen, beginnt für das Internet der Dinge (IoT) eine neue Ära. Mit einer internationalen Konferenz bei Siemens Corporate Technology fiel jetzt der Startschuss: Mit der dort vorgestellten „Thing Description“ hat das World Wide Web Consortium einen Standard geschaffen, der über unterschiedlichen IT-Schichten hinweg funktioniert. Damit können industrielle IoT-Anwendungen wesentlich einfacher und schneller verwirklicht werden.

Maschinen, die untereinander selbstständig kooperieren, Sensordaten, die ausgewertet werden, um Anlagen effizienter zu steuern oder den Energieverbrauch zu senken – das ist die Vision des Internet der Dinge (IoT). Praktisch erschwert wird die Umsetzung dadurch, dass all diese Maschinen und Steuerungselemente nicht dieselbe Sprache sprechen. Die Datenstrukturen von Objekten wie Sensoren und Motoren sind je nach Hersteller unterschiedlich. „Bislang müssen die Datenmodelle der verschiedenen Netze, Maschinen und Sensoren mühsam konvertiert werden, um ganzheitliche Lösungen der digitalen Transformation zu verwirklichen“, erklärt Markus Reigl, der bei Siemens die Abteilung für Standardisierung leitet. Dieses babylonische Sprachgewirr ist einer der wichtigsten Gründe, warum das Internet der Dinge immer noch in seinen Kinderschuhen steckt.

Das wird sich bald ändern. Das World Wide Web Consortium (W3C) als wichtigstes Gremium für Internet-Standards, hat sich nach fünfjähriger Arbeit auf einen grundlegenden Standard geeinigt, der die Kooperation der Dinge im Internet wesentlich einfacher machen wird: „Die Objekte betreiben eine Art „Seelenstriptease“, geben alles Relevante von sich preis – so erkennen sie einander anhand ihrer Eigenschaften und Fähigkeiten und können somit ihre Kooperationen eigenständig organisieren“, erklärt Reigl. Jeder kann diesen Standard ab sofort nutzen und damit eine digitale Repräsentation seiner Produkte erstellen. Die Thing Description stellt sozusagen eine Visitenkarte jedes Objekts, das via Internet mit anderen Objekten kommuniziert, dar. Jedes Objekt wird so zu einem digitalen Datenblock, der durch vier Elemente charakterisiert ist: Eigenschaften (properties), beispielsweise ob ein Schalter ein oder ausgeschaltet ist, Informationen über den Zugriff auf Funktionen (actions) und Ereignisse (events), beispielsweise dass die Batterie bald leer ist und schließlich alle relevanten Metadaten (semantics), etwa an welchem Ort ein Objekt sich befindet, oder auch nur die Seriennummer des Herstellers.

Die Wirkung wird nach Reigls Ansicht enorm sein: „Mit der Thing Description wird sich das Internet der Dinge ähnlich explosionsartig weiterentwickeln wie in den 90erJahren das World Wide Web nach der Einführung von HTML“, meint Reigl. Erst als das WWW Consortium 1995 die erste HTML-Standards veröffentlicht hatte, konnten Webseiten komfortabel programmiert werden, wenn auch zunächst nur einfach strukturiert. Bereits der folgende HTML-Standard erlaubte ab 1997 mehrspaltige Layouts und Navigationsleisten sowie zahlreiche mächtige Funktionen für Webserver und -browser. Ähnlich werde jetzt Standardisierungen für das IoT an Fahrt aufnehmen, sagt Reigl voraus. Dabei setzt Siemens auf internationale Standards, um neue Anwendungen für smarte Produkte, Systeme und Lösungen voranzutreiben. „Deswegen sind wir auch die treibende Kraft in den dafür benötigten Standardisierungen“; sagt Reigl. „Der Durchbruch mit dem neuen W3C Standard Thing Description besteht darin, dass die Repräsentation von IoT Objekten nicht mehr nur konzeptionell in White Papers beschrieben wird, sondern als standardisierter lauffähiger Software Code zur Verfügung steht“, erklärt der Experte für Standardisierung.

Erste Implementierungen zeigen, wie dies in der Praxis funktioniert: Mini-Stromnetze für große Gebäude bieten häufig auch Lademöglichkeiten für E-Autos. Wenn die Daten der Ladesäulen und des Gebäudemanagementsystems integriert werden und jedes Objekt durch die Thing Description einfach zu identifizieren ist, kann die Heizung des Gebäudes automatisch runtergeregelt werden, wenn das Gebäude leer ist und gerade viele Autos an den Ladesäulen hängen. Das verhindert, dass das Stromnetz überlastet wird. Ohne Thing Description müssten dafür viele verschiedene Datenquellen aneinander angeglichen werden. „So etwas ohne Thing Description zu machen, ist sehr aufwändig und zeitintensiv“; erklärt Sebastian Käbisch, IoT-Experte bei der Siemens-Forschung. Er hat maßgeblich an dem Standard mitgearbeitet, gemeinsam mit weiteren Kollegen von Siemens sowie Vertretern vieler internationaler Unternehmen wie Oracle, Panasonic oder Intel sowie Forschern von Fraunhofer, dem Korea Research Institute oder der Universität von Lyon, um nur einige zu nennen.

Web-Pionier Dave Raggett ist ebenfalls Mitglied der WoT-Arbeitsgruppe und verfügt über umfangreiche Erfahrung in der Entwicklung von Webstandards, die dazu beitrugen, die frühe Arbeit an HTML und HTTP voranzutreiben. "Es gibt ein enormes Potenzial für Dienste, die Sensoren, Aktoren und andere Informationsquellen kombinieren, aber die Entwicklung wird durch Fragmentierung gebremst", sagt Raggett, "das Web of Things wird dies überwinden, den Aufwand für Entwickler reduzieren und ein schnelles Wachstum offener Dienstleistungsmärkte auf der Grundlage offener Standards und Geschäftsmodelle für nachhaltige Marktplätze ermöglichen".

„Unsere Experten waren an der Standardisierung von Beginn an beteiligt, denn sie kennen die Anforderungen der Industrie an das Internet der Dinge“, erklärt Reigl. Das World Wide Web Consortium (W3C) habe bewusst Deutschland zur Vorstellung der neuen Standards gewählt, denn wenn es um industrielle Anwendung der IoT Technologie geht, „is Germany the place to be“, so Reigl.

Autorin: Katrin Nikolaus