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Expertenbeitrag

Oliver van der Mond

Oliver van der Mond

CEO Lemonbeat GmbH

Warum wir uns die Natur zum Vorbild nehmen sollten

Eine DNS für das Internet der Dinge

| Autor: Oliver van der Mond

Das Internet der Dinge wird auf Dauer nur dann erfolgreich sein, wenn wir es schaffen, die unterschiedlichen Geräte unkompliziert miteinander zu verbinden. Mangelnde Interoperabilität behindert aktuell noch den flächendeckenden Einsatz.

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DNS-Sequenz mit gespeicherter Erbinformation. Ein Vorbild für das IoT.
DNS-Sequenz mit gespeicherter Erbinformation. Ein Vorbild für das IoT.
(Bild: Dennis Knake)

Eine gemeinsame Sprache könnte Abhilfe schaffen. Die Geräte selbst müssen intelligenter werden. In einem biologischen Organismus steckt in jeder einzelnen Zelle das komplette Erbgut mit jeweils unterschiedlichen Arbeitsanweisungen. Dies könnte auch ein Vorbild für das Internet der Dinge sein.

All die verschiedenen Geräte für verschiedene Aufgaben in einem Internet der Dinge kommunizieren heute meist über ihre eigenen, vom jeweiligen Hersteller mitgelieferten proprietären Systeme. Zwar gibt es bereits gewisse Standards in der IoT, allerdings je nach Industrie jeweils nur in ihren eigenen Anwendungsgebieten. Sollen unterschiedlichen Bereiche aber nun zusammenarbeiten, wird eine Installation sehr schnell komplex. Der Hard- und Softwareaufwand beispielsweise für die Übersetzung und Konsolidierung der Daten verursacht zudem hohe Kosten in der Anschaffung aber vor allem auch in der Wartung. Fällt eine Steuereinheit aus, ist oft das gesamte System betroffen. Auch in Sachen Sicherheit ergeben sich so vielfältige Angriffspunkte.

Zentrale Steuerungen machen IoT-Systeme anfällig

Die Mehrzahl aller Lösungen im IoT ist heute grundsätzlich zentral gesteuert. Sensoren sammeln Daten ein und schicken diese an eine Steuereinheit wie etwa ein Gateway vor Ort oder einen Server in der Cloud. Diese werten die Daten aus und schicken Befehle an die mit der Installation verbundenen Aktoren: Im Bereich der Gebäudeautomation können das beispielsweise Heizungsanlagen, Lichtschalter, Tür- und Torsteuerungen oder automatisierte Beschattungsanlagen sein. Allein für sich genommen sind alle Aktoren und Sensoren ziemlich hilflos. Nur durch die Zentrale sind sie in der Lage, ihre Aufgaben zu erfüllen und miteinander zu interagieren. Doch sind solche Ökosysteme auf Dauer überlebensfähig? Wie sieht es mit der Erweiterbarkeit aus? Wie anpassungsfähig sind sie für zukünftige Herausforderungen?

Die Evolution liefert das Vorbild für das Internet der Dinge

Die Evolution lehrt uns, dass sich nur die Entwicklungen durchsetzen, die sich als praktikabel und an ihre Umwelt optimal angepasst erweisen. Die Natur sortiert seit je her schwerfällige und unflexible Erscheinungen aus. Übertragen wir das Internet der Dinge - so wie es heute existiert - in die Biologie, so könnten wir es mit einem Organismus vergleichen, indem nur eine zentrale Zelle, ausgestattet mit einer zentralen DNS, viele andere „dumme Zellen“ steuert. Ein solcher Organismus wäre wohl auf Dauer viel zu schwerfällig und vor allem zu anfällig, als dass ihm ein langes Überdauern beschieden wäre. Stattdessen hat die Natur es so eingerichtet, dass jede Körperzelle das vollständige Erbgut des gesamten Organismus beinhaltet. Nur durch kleine Abweichungen, so genannte Schaltermoleküle auf dem Erbgut, „weiß“ die Zelle, welche spezielle Aufgabe sie in ihrem Organismus auszuführen hat.

Mehr Intelligenz in die Geräte verlagern

Genauso funktioniert Lemonbeat. Unsere DNS ist die „Lemonbeat smart Device Language“ oder kurz „LsDL“. Dabei handelt es sich um eine auf XML-basierende, universelle Auszeichnungssprache die in der Lage ist, die Eigenschaften eines jeden beliebigen Gerätes zu beschreiben und diese Informationen mit anderen Geräten auszutauschen. Damit können Geräte im Internet der Dinge selbsttätig Aktionen ausführen und die Informationen direkt untereinander austauschen. Die Kommunikation wird wie in einem biologischen Organismus dezentral gesteuert. Die Intelligenz wandert von einer zentralen Einheit direkt in das jeweilige Gerät. Durch eine einmalige initiale Konfiguration wissen alle Geräte in einem „IoT-Organismus“, mit wem sie Daten austauschen sollen und welche Aktionen je nach empfangenen Werten auszuführen sind. Ändern sich die Voraussetzungen, fallen Geräte weg oder kommen neue hinzu, kann das Verhalten jederzeit im Livebetrieb angepasst werden. Dieser Ansatz ist äußert flexibel, anpassungsfähig und auch zukunftssicher. In einer Körperzelle funktioniert das auf ähnliche Weise. Jede Zelle trägt die DNS in sich, dennoch erledigen sie individuelle Aufgaben.

Interoperabilität entfesselt das IoT-Potenzial

Hersteller, die ihre Geräte fit für das Internet der Dinge machen wollen, sehen sich mit sehr hohem Entwicklungsaufwand konfrontiert. Eine Entwicklungsarbeit, die zudem meist nicht ihrem Kerngeschäft entspricht. Wer vorher Lichtschalter, Lampen, Thermostate, Bewegungsmelder oder Temperatursensoren hergestellt hat, muss sich plötzlich überlegen was alles notwendig ist, um diese Geräte „smart“ zu machen. Wie werden die Daten übertragen, wohin fließen die Daten, wie steht es um die Sicherheit, wer entwickelt die notwendigen Applikationen oder stellt die Server für den Betrieb bereit? Gibt es bereits Systeme an die man andocken könnte, wenn ja, für welches entscheide ich mich? Wie steht es um deren Zukunftssicherheit?

In dem Bericht „The Internet of Things: Mapping The Value Beyond The Hype“* des McKinsey Global Institutes bescheinigen die Marktforscher dem Internet der Dinge ein riesiges Potenzial, einen weltweiten Markt von bis zu 11,1 Billionen US-Dollar bis zum Jahr 2025. Aber nur, wenn wir es schaffen, einige Herausforderungen zu meistern. Als eine große Hürde nennt das Unternehmen dabei die Interoperabilität. „Vom gesamten potenziellen wirtschaftlichen Wert, den das Internet der Dinge ermöglicht, macht die Interoperabilität durchschnittlich 40 Prozent, in einigen Anwendungen sogar bis zu 60 Prozent aus.“

Unser Stack, implementiert auf einem kleinen Chip, übersetzt die Zustandsdaten eines jeden beliebigen Gerätes nach LsDL. Zur Kommunikation mit anderen Geräten setzt die Sprache auf den IP-Standard und ist für Sub-GHz Funk (868 MHz), LoRa und Ethernet verfügbar. Grundsätzlich lässt sie sich aber auf jedem beliebigen physikalischen Übertragungsweg implementieren.

Um dieser Idee Vorschub zu leisten haben wir die Spezifikationen für jedermann offengelegt und arbeiten mit anderen namhaften Teilnehmern der Industrie innerhalb der so genannten „Web of Things Interest Group“, einer Arbeitsgruppe des World Wide Web Konsortiums (W3C), dem Gremium zur Standardisierung von Techniken im World Wide Web, weiter an einem weltweit gültigen Standard, einer DNS für das Internet der Dinge.

Über den Autor

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