Verbesserung von Robustheit und Ausfallsicherheit bei der Datenverarbeitung in IoT-Umgebungen

Abstract

Das Internet der Dinge (Internet of Things) ist ein Sammelbegriff für Technologien und beschreibt die Entwicklung und zunehmende Vernetzung von „intelligenten“ Gegenständen. Eine Vielzahl heterogener Geräte wird über standardisierte Internetprotokolle verbunden, um zusammen verschiedenste Aufgaben, wie zum Beispiel die Automatisierung alltäglicher Aktivitäten, zu übernehmen. Daten von Sensoren werden von anderen Geräten ausgewertet und verarbeitet, um entsprechende Aktoren zu steuern. IoT-Anwendungen stellen Anforderungen an IoT-Umgebungen, wie zum Beispiel die Zuverlässigkeit der Nachrichtenübertragung oder die Toleranz gegenüber Fehlern in Messungen von Sensoren. Durch die Einschränkung der Ressourcen von den Geräten erhöht sich das Risiko auf Fehler oder Ausfälle, die die Funktionalität des Systems beeinträchtigen und die Anforderungsspezifikationen verletzen. Solche Fehlerszenarien können anhand verschiedener Merkmale in lokale Soft- oder Hardwarefehler und Netzwerkfehler unterteilt werden. Die Einteilung in Kategorien dient unter anderem dazu, passende Methoden zur Fehlererkennung zu finden. Diese kann lokal, zentral, durch eine Monitoring-Komponente, oder dezentral, durch andere IoT-Geräte durchgeführt werden. Für die verschiedenen Fehlerkategorien müssen außerdem jeweils andere Konzepte zur Behandlung der Fehler gefunden werden. Auch diese kann lokal, auf den IoT-Geräten, oder über einen Fernzugriff von einer zentralen oder dezentralen Komponente durchgeführt werden. Für die Erkennung und Behandlung der Fehler wurden sowohl bereits vorhandene Konzepte verwendet und angepasst, als auch eigene entwickelt. Ziel jeder dieser Methoden ist das Aufrechterhalten aller Funktionalitäten von unterschiedlichen IoT-Anwendungen und das Einhalten derer Anforderungen. Der zusätzliche Aufwand durch Überwachung und Vermeidung von Fehlern wurde anschließend diskutiert und durch eine Implementierung eines Prototyps auf Machbarkeit geprüft.