IoTArchitekturen

IoTArchitekturen bezeichnen Referenzmodelle, die die Struktur, Funktionen und Interaktionen von Internet-der-Dinge-Systemen beschreiben. Sie helfen bei der Planung von Geräten, Netzwerken, Datenverarbeitung und Anwendungen über den gesamten Lebenszyklus hinweg und berücksichtigen dabei oft Sicherheits- und Interoperabilitätsanforderungen.

Gängige Modelltypen unterscheiden sich in der Anzahl der Schichten. Eine Dreischicht-Architektur gliedert in Perception (Sensoren und Aktuatoren), Netzwerk (Konnektivität) und Anwendung (Dienste, Datenverarbeitung). Vier-Schicht-Modelle ergänzen dies um eine Middleware- oder Edge-Schicht, die Datenverarbeitung, Protokolltransformation und lokale Entscheidungen ermöglicht. Fünf-Schicht-Modelle führen zusätzlich eine Business- oder Orchestrierungsschicht ein, die Geschäftsprozesse, Governance und Integration in IT-Systeme unterstützt. Typische Komponenten sind Gerätelayer (Sensoren/ Aktuatoren), Gateways oder Edge-Geräte, Cloud- bzw. Plattformdienste (Datenverarbeitung, Speicher, Analytics) sowie Anwendungs- und Business-Anwendungen.

Edge- und Fog-Computing gewinnen an Bedeutung, indem Teile der Verarbeitung näher an den Geräten stattfinden, um Latenz, Bandbreite und Privatsphäre zu verbessern. Cloud- oder Plattform-Lösungen liefern skalierbare Datenanalyse, Visualisierung und Managementfunktionen. Kommunikationsprotokolle wie MQTT, CoAP und AMQP sowie Formate wie JSON oder CBOR sind verbreitet; Standards wie oneM2M, ETSI- oder IEEE-Ansätze unterstützen Interoperabilität. Sicherheit durchgängiger Bestandteil der Architektur umfasst Geräteidentität, Authentifizierung, Verschlüsselung (TLS/DTLS), sichere Updates und Zugriffskontrollen.

Herausforderungen umfassen Skalierbarkeit, Zuverlässigkeit, Datenschutz und Lebenszyklus-Management von Geräten und Software. Gute IoT-Architekturen trennen Verantwortlichkeiten klar, unterstützen Wiederverwendbarkeit und berücksichtigen Governance, Compliance sowie langfristige Wartbarkeit.