Konzept und Implementierung einer TOSCA-basierten Lösung zur Provisionierung von IoT Devices

Abstract

Das Internet of Things ist ein neuer Trend der das Potenzial hat viele Bereiche des Lebens zu verändern [AIM10]. Das Verbinden von physikalischen Objekte untereinander oder mit dem Internet bietet viele Möglichkeiten. Sensoren können zum Beispiel den Verkehrsfluss analysieren und ihn über Aktuatoren wie Ampeln steuern. Es existieren viele Bereiche in denen IoT Anwendungen den Menschen unterstützen können. Dazu zählen unter anderem Logistik, Smart Home oder das Gesundheitswesen [AIM10]. Abhängig von der Anwendung werden verschiedenste Geräte im Internet der Dinge eingesetzt. Die kleinsten bestehen oft nur aus einem RFID Tag, während die leistungsstärksten Dinge mit Desktop PCs vergleichbar sind. Auch bei den Kommunikationstechnologien gibt es große Unterschiede. Geräte können zum Beispiel über WLAN, Bluetooth oder kabelgebunden über unterschiedlich Protokolle wie HTTP oder MQTT kommunizieren. Darüber hinaus werden IoT Geräte oft in großer Anzahl eingesetzt. All diese Geräte müssen mit Software und Konfiguration bespielt werden, was aus mehrere Gründen schwierig ist. Zunächst sind die Geräte sehr unterschiedlich und haben keine einheitliche Schnittstelle um Software und Konfiguration zu übertragen. Weiterhin ist das manuelle Installieren von Software sehr fehleranfällig und teuer, vor allem wenn viele Geräte eingesetzt werden. Zusätzlich wiederholt sich der Aufwand für das Provisionieren bei jedem Update. Deshalb sollten IoT Geräte automatisch provisioniert werden. Für Cloud-Umgebungen gibt es die Topology and Orchestration Specification for Cloud Applications (TOSCA) von OASIS die es erlaubt komplexe Cloud-Anwendungen zu modellieren und automatisch zu provisionieren [OAS13b]. Die Modelle sind dabei Cloud-Anbieter unabhängig [OAS13b]. In dieser Arbeit werden mehrere Konzepte vorgestellt um IoT Geräte mit TOSCA zu modellieren, um so die Komplexität zu reduzieren und eine automatische Provisionierung zu ermöglichen. Hierfür werden Geräte aus unterschiedlichen Leistungsklassen und Rollen untersucht. Neben den Geräten lassen sich auch die anderen Komponenten einer IoT Umgebung mit TOSCA modellieren und provisionieren.