IoT in der Cloud – Erkenntnisse und Erfahrungen eines Plattformvergleichs

Den Einsatz einer IoT-Cloud verstehen wir als eine Art Pre-Integration Stage, wie Abb. 1 zeigt. Es gibt weitere Ansätze, typischerweise ist eine IoT-Cloud aber ein Konstrukt, das zwischen IoT Devices und weiteren Backend-Services platziert wird. Die Cloud übernimmt dabei Aufgaben wie Anbindung, Gerätemanagement und Datenanalyse. Aus IoT-Daten werden Business Events erzeugt, die dann den eigentlichen Backend-Services zugeführt werden.

In unserem Kuh-Beispiel könnten Regensensoren genutzt werden, um Zugänge zu den Stallungen je nach Wetterlage zu steuern. Sensoren nehmen dabei den Regen an mehreren Stellen einer Weide wahr und melden dies der Cloud. Stellen mehr als zehn Sensoren den gleichen Zustand fest, wirft die Analytics-Komponente der Cloud-Lösungen ein Event, dass ein Backend-System dazu veranlasst, den Weg zu den Stallungen zu öffnen. 

Cloud-Plattformen: Vergleich und Auswahl

Es gibt am Markt eine Vielzahl von Cloud-Plattformen. Einige überleben wenige Monate, viele leben ein Nischendasein und wenige haben sich zu Marktführern entwickelt. Um die passende Cloud-Plattform zu finden, ist eine gute Voranalyse Pflicht. So kann eine Fehlentscheidung vermieden werden, die bei einem Plattformwechsel zu extrem hohen Zusatzaufwänden und -kosten führen kann.

Eine große Anzahl von Plattformen bis ins Detail miteinander vergleichen zu wollen, ist nicht praktikabel. Für unseren Vergleich haben wir eine Vorauswahl getroffen und uns für vier Plattformen entschieden. Für eine Eingrenzung sind Fachartikel und Berichte zu IoT-Plattformen gut geeignet. Unter anderem haben uns auch der "Crisp Vendor Universe" [2] und die "Industrie 4.0/ IoT Rising Star Germany" [3] die Auswahl erleichtert.

Entschieden haben wir uns für die Amazon Web Services (AWS) [4], Windows Azure [5], Oracle Cloud [6] und Q-Loud [7]. AWS und Azure gehören zu den Marktführern. Oracle hat im Cloud-Umfeld in den letzten Jahren Boden gut gemacht. Q-Loud ist ein mittelständisches Unternehmen, das gerade für Retrofitting und bei gleichzeitiger Hardware-Entwicklung interessant sein kann. Mittelständler können bestimmte Nischen für einzelne Domänen ausfüllen, deshalb sollte man sie bei einer Auswahl nicht außer Acht lassen. Eine Betrachtung entsprechender Möglichkeiten würde aber den Rahmen dieses Artikels sprengen.

Kriterien zur Cloud-Auswahl

Um die Plattformen möglichst objektiv miteinander zu vergleichen, haben wir einen Kriterienkatalog erarbeitet. Die Kriterien haben wir dabei in die Hauptkriterien Plattformeigenschaften, Plattform-Features, Kommunikation und Sonstiges aufgeteilt (s. Abb. 2).

Für die Bewertung haben wir sowohl die Dokumentation, Gespräche und Ergebnisse aus der Softwareentwicklung herangezogen.

Gemeinsamer Showcase

Theoretische Überlegungen werden schnell von der Praxis eingeholt und häufig widerlegt. Deshalb haben wir einen Beispiel-Showcase entwickelt und diesen einmal mit jeder der vier Plattformen implementiert. Im Showcase, den wir gemeinsam mit einem Kunden entwickelt haben, werden die Verkäufe von Verkaufsautomaten mit dem Ziel überwacht, Verkaufsautomaten bedarfsgerecht befüllen zu lassen, wenn ein Produkt zur Neige geht. Statistiken über die Verkaufszahlen können aber zum Beispiel auch dabei helfen, defekte Automaten zu erkennen. Ein Automat ist mit hoher Wahrscheinlichkeit kaputt, wenn über einen längeren Zeitraum keine Waren verkauft werden. Im Folgenden werden die einzelnen Kriterien und die gewonnenen Erkenntnisse vorgestellt.

Plattformeigenschaften der Cloud-Anbieter

Steigen wir mit den Kriterien zu den Plattformeigenschaften ein.

Hosting der Cloud: Land und Gerichtsstand

Hosting der Cloud ist die Klärung, in welchem Land die Cloud-Landschaft effektiv betrieben wird.

Der Hintergrund: Je nachdem, in welchem Land die Daten gespeichert werden, unterliegt der Betreiber der Gerichtsbarkeit des Host-Landes. Bei den großen Anbietern Microsoft, Oracle und Amazon kann das Hosting der Daten auf Servern auf fast allen Kontinenten konfiguriert werden. Aber Vorsicht: Gegebenenfalls lassen sich bestimmte Konfigurationen nicht in allen Ländern nutzen. Q-Loud als mittelständisches Unternehmen beschränkt sich dabei auf Deutschland als Hosting-Land.

Seit dem NSA-Skandal wird bewusster hinterfragt, in welchem Land die Daten gehostet werden. Das führt direkt zum Thema Datenschutz.

Datenschutz in der Cloud

Datenschutz ist eines der Kernthemen dieser Zeit. Schließlich sollen weder private Daten noch Unternehmensdaten in die falschen Hände geraten. Alle Hersteller legen hohen Wert auf Datenschutz. Bei Amazon AWS ist es beispielsweise möglich, neben dem Standort der Daten die Verschlüsselung oder Anonymisierung der Daten einzustellen. Darüber hinaus können bei allen Anbietern Identitäts- und Zugriffsmanagement als auch Sicherheitsanmeldeinformationen festgelegt werden. Oracle bietet unter anderem eine Konfiguration an, die darüber entscheidet, ob Daten für Marketinginformationen verwendet werden dürfen.
Microsoft Azure führt kein Data Mining auf den Kundendaten durch und betont, dass bei einer Offenlegung der Daten an Regierungs- oder Justizbehörden ihre Kunden unverzüglich informiert werden.

Portierbarkeit

Bei der Portierbarkeit haben alle Hersteller einen kleinen Haken: Vendor-Lockin. Die Migration der Daten von einer Plattform zur anderen Plattform ist bei allen generell möglich, aber mit hohen Aufwänden verbunden. Die Hersteller möchten ihre Kunden lange an ihre Cloud-Plattform binden und erschweren daher den direkten Wechsel von einer Plattform in eine andere. Das macht entsprechende Migrationsprojekte notwendig.

Schon bei der Auswahl einer Plattform sollte man dies im Hinterkopf haben. Die hohen Kosten für einen Wechsel können dazu führen, dass man lieber weiter "in den sauren Apfel beißt" als die Plattform zu wechseln.

Proof of Concepts können dabei helfen, Plattformen frühzeitig zu evaluieren und gegebenenfalls sogar mit einem Minimal Viable Product im Produktionsbetrieb zu starten, um Erfahrungen zu Kosten und Betrieb zu sammeln, bevor man sich bindet.

Interaktion: Oberfläche und Schnittstellen

Die großen Hersteller haben eine ähnliche Vorgehensweise, mit dem Cloud-Service zu interagieren. Sie bieten webbasierte Portale an, auf denen die ermittelten Daten in Echtzeit angezeigt, analysiert und verarbeitet werden können.

Q-Loud bietet dabei eine Besonderheit. Hier ist die Schnittstelle eine REST-API. Da Entwickler als Zielpublikum für die Plattform gedacht sind, ist es eine Schnittstelle von Entwicklern für Entwickler. So können die Daten zielgerichtet abgegriffen und verarbeitet werden. Die REST-API ist also der Standard-Weg. Die API ist gut dokumentiert und durch die Nutzung entstehen direkt automatisierbare Artefakte in Form von REST Requests.

Es ist wichtig, die Cloud-Plattform zu testen, um ein Gefühl für die Machbarkeit zu bekommen.

Testbarkeit

Es ist wichtig, die Cloud-Plattform zu testen, um ein Gefühl für Machbarkeit, Lösungsansätze und Entwicklungsprozesse zu bekommen. So erkennen Sie schnell, ob die jeweilige Plattform den Anforderungen entspricht und es genügend Konfigurationsmöglichkeiten für den geplanten Einsatz gibt.
 Es ist bei allen Plattformen möglich, einen Test-Account zu erhalten. Bei Azure erhalten Sie eine Gutschrift über 170 Euro, wenn Sie die Plattform ausprobieren. Zusätzlich sind 3.000 Nachrichten pro Tag kostenlos. AWS bietet 250.000 kostenfreie Nachrichten im ersten Jahr. Bei Oracle ist der Test-Account für 30 Tage gültig. Für Q-Loud muss man sich an den Vertrieb wenden.

Coolness-Faktor

Jeder Hersteller unterliegt einem gewissen "Coolness-Faktor", der ausschlaggebend für die Auswahl sein kann. So ist je nach Zielpublikum die Reaktion auf die Plattform unterschiedlich. Manche bevorzugen einen eher konservativen Anbieter. Andere wollen besonders angesagte Dinge machen und benötigen eine passende Community im Hintergrund. Amazon und Azure sind hip, sodass dies erheblichen Einfluss auf die Mitarbeitergewinnung haben kann. Der Coolness-Faktor ist folglich nicht außer Acht zu lassen.