Hamburg setzt oneM2M-Smart-City-Standards ein, um umweltfreundlicher zu werden

Ob es sich um eine Produktionsanlage oder eine Smart City handelt, die Architektur eines verteilten Internet of Things (IoT)-Systems hängt von mehreren Designüberlegungen ab, sagt Ingo Freise, Softwarearchitekt bei der Deutschen Telekom .

Eine davon ist die Möglichkeit, Legacy-Subsysteme, wie beispielsweise eine Endmontagezelle, mit Greenfield-Implementierungen wie einem Bildverarbeitungssystem zur Qualitätskontrolle zu kombinieren. Eine weitere Designüberlegung betrifft die Herausforderung, mehrere Konnektivitäts- und Datenverwaltungstechnologien zu kombinieren, mit der zusätzlichen Komplikation, dass diese von mehreren Anbietern bezogen werden.

Mit solchen Fragen beschäftigte sich die Telekom im Rahmen des MySMARTLife-Projekts in einem Konsortium mit den Städten Nantes, Hamburg und Helsinki. Im Fokus unseres Engagements in dem Projekt stand natürlich die Stadt Hamburg.

Die Plattform der Stadt, die auf einem vom Open Geospatial Consortium (OGC) entwickelten Standard basiert, ist ein gemeinsamer Ausgangspunkt für viele Städte. Es unterstützt die Geolokalisierung, Flächenplanung und Aktivitäten, mit denen sich kommunale Behörden im Alltag befassen.

Offene Standards und ein interoperables Framework

Die Stadt Hamburg arbeitet nach einem Transparenzgesetz, das die Veröffentlichung aller Daten aus öffentlichen Quellen vorschreibt. Dies reicht von statischen Daten, wie beispielsweise Schulöffnungszeiten, bis hin zu Live-Datenströmen. Ein Beispiel für letzteres ist der Status von Ladestationen für Elektrofahrzeuge.

Unsere Lösung befasste sich mit zwei Problemen. Eines davon war die Beschaffung und Veröffentlichung von Stadtdaten, die über veraltete georäumliche Quellen hinausgehen. Das zweite Problem bestand darin, den Datennutzern den Zugriff auf Daten über eine API (Anwendungsprogrammschnittstelle) zu erleichtern. Während das bestehende Hamburger System eine API enthielt, ergab unsere Analyse den Bedarf an einer mit erweiterten Funktionen.

Neue Funktionen würden es einem Systemadministrator ermöglichen, Endpunktgeräten und Datenquellen Zugriffsrichtlinien zuzuweisen. Eine verbesserte API würde es Datenanbietern ermöglichen, den Zugriff und die Sicherheit auf einer granularen Ebene mit verschiedenen Arten von Datenkonsumenten zu verwalten. Diese Anforderungen veranschaulichen, wie eine grundlegende API verbessert werden kann, um die Anforderungen der betrieblichen und digitalen Transformation zu erfüllen.

Grundlagen für die digitale Transformation

Da sich unser Team auf angewandte Innovation konzentriert, wollten wir keine neue Technologie oder IoT-Plattform erfinden. Wir haben FiWARE evaluiert und oneM2M Spezifikationen und bevorzugen schließlich oneM2M, das den zusätzlichen Vorteil hat, dass es sich an unserer Java-Expertise und der Scrum-Organisationsmethodik anpasst.

oneM2M ist nicht nur ein offener und international anerkannter Standard, sondern auch eine Middleware-Technologie. Es befindet sich in einer horizontalen Schicht zwischen IoT-Anwendungen auf der oberen Ebene und einer unteren Ebene verbundener Geräte und anderer Datenquellen. oneM2M definiert einen Standardsatz von Tools zum Aufbau interoperabler IoT-Systeme.

Beispiele sind Tools für Konnektivitätsverwaltung, Abonnementverwaltung, Sicherheit und Geräteverwaltung. Letzteres ist ein gutes Beispiel dafür, dass oneM2M Neuerfindungen vermeidet und vorhandene Technologie in Form des LWM2M-Standards wiederverwendet.

Das Team der Deutschen Telekom arbeitete mit dem Fraunhofer-Institut für Optronik, Systemtechnik und Bildauswertung (IOSB) zusammen, das einen Server baute, um Stadtdaten von Parkplätzen und Ampeln zu sammeln. Mein Team hat eine oneM2M-Datenverwaltungsplattform entwickelt, um Daten aus anderen Quellen zu sammeln und für Drittbenutzer zu veröffentlichen. Wir haben eine Brücke zwischen den beiden Systemen mit einer interworking Proxy Entity (IPE) gebaut, einer weiteren standardisierten Funktion im oneM2M-Toolkit.

Diese Architektur sammelt Stadtdaten aus vielen unterschiedlichen Quellen und kombiniert sie mit den überwiegend raumbezogenen Daten der hauseigenen Hamburger Datenplattform.

Dies ist eine elegante Möglichkeit, mehrere Brownfield-Systeme zusammenzuführen und nach und nach den Einsatz von Greenfield-Sensoren und Datenquellen hinzuzufügen. Es ist auch für Datennutzer wertvoll, die jetzt eine einzige Möglichkeit haben, auf eine breite und wachsende Palette von Stadtdaten zuzugreifen.

Wenn Fabrikbesitzer, Stadtverwaltungen und ihre Servicepartner Initiativen zu Industrie 4.0, Smart City und digitaler Transformation starten, müssen Systemarchitekten interoperable und erweiterbare Systeme mit offenen Standards wie oneM2M planen.

Ein wichtiges Designprinzip für Service Provider, Systemintegratoren und IT-Abteilungen besteht darin, eine nahtlose Zusammenarbeit zwischen neuen und älteren Systemen zu ermöglichen, um über Abteilungs- und Betriebsgrenzen hinweg zu funktionieren.

Autor ist Ingo Freise, Softwarearchitekt, Deutsche Telekom.