IT-Infrastrukturen mit IoT-Anwendungen verbinden

Vorbereitet auf das IoT

7. April 2022, 7:00 Uhr | Rainer Schmidt/am
LL2204 SP IoT
© Wolfgang Traub

Wir nutzen immer mehr „smarte“ Lösungen. Es ist kein großes Problem mehr, auf neue Anforderungen zu reagieren, denn smarte Technik steht helfend bereit. Wir arbeiten im Home-Office und können schnell entscheiden, ob wir dem anstehenden Teams-Meeting vom Laptop oder vom Smartphone aus beitreten. Wir nutzen Apps zur Heizungssteuerung und können sogar unser Auto mit Hilfe der kleinen bunten Programme orten, verriegeln oder den Reifendruck abrufen. Das IoT (Internet of Things) ist in unserem privaten Leben längst angekommen. Aber was bedeutet dies für die IT-Abteilungen der Firmen? Und wie verändert das Internet der Dinge dann auch die IT-Architektur in den Unternehmen?

Ein wesentlicher Erfolgsfaktor für die Verbreitung von IoT-Lösungen ist eine leistungsfähige Infrastruktur. Sie umfasst neben den verarbeitenden Einheiten, die heute oft in Rechenzentren zusammengeführt sind, vor allem die Datennetzwerke, die mittels Glasfaser- und Kupferkabel sowie Wireless-Techniken und Netzwerkknoten (Konzentratoren, Switches und Router) die einfache und schnelle Kommunikation ermöglichen. Damit Datennetze reibungslos funktionieren, sind TCP/IP-Protokolle und entsprechende internationale Standards, die das Zusammenwirken aller Komponenten in einem Netzwerk regeln, der Schlüssel.

Der Kern dieser Weisheit hat in der Office-Kommunikation schon immer gegolten und letztlich zu einer relativ homogenen IT-Landschaft in den Firmen geführt. Fast alle Endgeräte arbeiten mit TCP/IP – auch Netzwerkdrucker und Telefone (VoIP). Zur Datenübertragung sind strukturierte Verkabelungssysteme nach ISO/IEC 11801 in Gebrauch, die durch angeschlossene Wireless Access Points Reichweiten vergrößern und die Netze flexibler machen. Diese einheitliche Infrastruktur ermöglicht auch eine einfache und effektive Administration aller Geräte im Netzwerk.

Neu ist, dass sich immer mehr Fachabteilungen an die bestehende IT-Infrastruktur andocken wollen, um zum Beispiel auf vorhandene Datenbänke und die Cloud zugreifen zu können oder, um Prozesse, die sie kontrollieren, einfacher und effizienter zu gestalten. Dazu gehören vor allem Produktion und Logistik, aber auch die Gebäudewirtschaft. Dazu bringen sie ihre „eigenen“ Netzwerke mit, vornehmlich Sensor-/Aktornetzwerke und ihre Steuerungen. Die Industrieautomatisierung sowie  die Ge­bäu­deautomation sind also die Anwendungen, die es gilt, in die IT-Landschaft zu integrieren.

Es scheint so, dass IT-Fachleute die zentrale Rolle in diesem Transformationsprozess spielen. Sie sollten gut darüber Bescheid wissen, was von ihrem Netzwerk gefordert ist. Dazu müssen sie nicht jedes Detail aus der Automatisierungssparte kennen. Aber sie müssen die grundlegenden zusätzlichen Anforderungen kennen und die Zusammenhänge verstehen. 

Zusätzlichen Anforderungen an die IT-Infrastruktur

Obwohl fast alle Prozesse bereits über TCP/IP-basierte Dienste abgewickelt sind, gibt es einige Unterschiede in den Netzwerkanforderungen von klassischen IT-Netzen und Netzen, die IoT/IIoT unterstützen sollen. Der wichtigste Unterschied besteht in der Zuverlässigkeit und in der Verfügbarkeit der Netzwerke. Bei allen Steuerungen, die in irgendeiner Form in IT-Netze eingebunden sind, gilt: Eine Störung im Netz oder Netzausfall bedeutet Kontrollverlust. Und das kann immense Schäden verursachen.
Will man die Verfügbarkeit erhöhen, erhöht sich auch der Aufwand für Aufbau und Betrieb des Netzes. Dies beginnt bei der Auswahl geeigneter Komponenten (diese sind oft speziell konzipiert und geprüft/zertifiziert), geht weiter mit dem Vorhalten zusätzlicher Ressourcen (Redundanz, USVs, zusätzliche Maßnahmen zur Trassierung oder zur EMV) und betrifft dann auch verkürzte Wartungsintervalle.

Weiterhin gibt es Forderungen nach Echtzeitübertragung, also äußerst kurze Reaktionszeiten, um zeitkritische Vorgänge zum Beispiel in der Fertigungs- oder Prozessautomatisierung bedienen zu können. In dem Zusammenhang fällt auch oft das Stichwort Latenz oder Latenzzeit, was die maximale Reaktionszeit eines Systems beschreibt. Echtzeit und Latenz zielen auf sehr leistungsfähige und schnell reagierende Systeme ab, was beispielsweise die Anzahl der Netzwerkknoten im Netz begrenzt oder hohe Bit-Raten im Netz verlangt (1 GByte/s oder 10 GByte/s). Auch TSN (Time-Sensi-tive Networks) ist letztlich nichts anderes als ein priorisiertes und damit echtzeitfähiges Verfahren zur Datenübertragung per Ethernet nach IEEE 802.1 und wird deshalb auch oft als „Echtzeit-Ethernet“ bezeichnet.

Sind solche Echtzeitsysteme in der Lage, die Zeit anzugeben, in der eine Reaktion erfolgt und beim Adressaten ankommt, spricht man von deterministischen Systemen. Diese Systeme sind klassifiziert. Ein D100-System garantiert beispielsweise eine entsprechende Reaktion innerhalb von 100 µs.

Eine weiterer Forderungskatalog bei Nicht-Office-Systemen ergibt sich aus der Installationsumgebung. Diese ist über die MICE-Tabelle klassifiziert, die in der ISO/IEC 11801-1 Kapitel 6.2 „Environmental Performance“ aufgeführt ist. Mit der MICE-Tabelle lassen sich Installationsumgebungen gut nach zusätzlichen Anforderungen beispielsweise in Richtung Temperaturbereich, IPx-Schutz oder EMV definieren, die sich dann auf die Auswahl der einzusetzenden Kabel, Verbinder und weiterer Netzwerkkomponenten auswirken. Diese MICE-Klassifizierung zur Auswahl der richtigen Netzwerkkomponenten (Verteiler, aktive Komponenten, Trassen und Verkabelung) ist wichtig. Wenn man dies im Vorfeld nicht ordentlich verifiziert hat, kann das zu hohen Kosten führen. Entweder dadurch, dass man flächendeckend viel zu hoch spezifizierte und damit teurere Komponenten als nötig einsetzt, oder, dass man am falschen Ende spart und die Netzwerk-Performance absinkt oder das Netzwerk komplett ausfällt.

Anbieter zum Thema

zu Matchmaker+

  1. Vorbereitet auf das IoT
  2. Fernspeisung

Verwandte Artikel

HARTING Deutschland GmbH & Co. KG

Harting

IoT