Im bisherigen Verlauf unserer Blogserie, wurden die vielfältigen Funktionalitäten von Microsofts SaaS IoT Central vorgestellt, das Thema Edge Computing erläutert sowie die Sammlung von plattformunabhängigen Standards OPC UA (Open Plattform Communications Unified Architecture) beleuchtet. Im heutigen Blogpost geht es nun um den Azure IoT Hub, welcher als zentrales Gateway zwischen den Devices und der Azure Cloud dient.
Was ist der Azure IoT Hub und wofür wird er benötigt?
Der Azure IoT Hub ist ein verwalteter, in der Cloud gehosteter Dienst, der als zentrales Gateway zwischen den realen Devices im Feld und der zugrunde liegenden IoT-Lösung in der Cloud agiert. Es ist dabei unerheblich, ob die Geräte direkt an den IoT Hub angeschlossen werden, oder die Kommunikation über ein sogenanntes Field Gateway erfolgt.
Der IoT Hub dient sozusagen gleichzeitig als Torwächter und Nachrichtenbote. Er bestimmt, welche Devices Daten an die Cloud senden dürfen und wohin diese Daten weitergeleitet werden. Hierbei kann er die Daten vor der Weiterleitung mit Zusatzinformationen anreichern.
Der IoT Hub nimmt eine zentrale Rolle in einer IoT-Lösung ein und kann als Bindeglied betrachtet werden. Deshalb muss er viele Features und Services bereitstellen, die für den reibungslosen Betrieb einer IoT-Lösung benötigt werden.
Darunter fallen:
- Device-Provisionierung-Service: Dieser erlaubt es, viele Millionen Devices unkompliziert mit dem IoT Hub zu verbinden.
- Bidirektionale Kommunikation: So ist es nicht nur möglich Daten vom Device an den IoT Hub zu schicken, sondern auch auch den umgekehrten Weg zu gehen und Befehle an die Devices zu senden. Auch Remote-Firmware-Updates werden so ermöglicht.
- Sichere Kommunikation: Hierbei wird auf bewährte Sicherheitstechnologie gesetzt. Zur sicheren Authentifizierung der Devices zum IoT Hub werden X.509 Zertifikate genutzt. Bei der Kommunikation zwischen den Devices und dem IoT Hub wird auf den Transport Layer Security (TLS) Standard gesetzt.
- Support der gängigen Kommunikationsprotokolle: Der IoT Hub unterstützte alle gängigen Kommunikationsprotokolle wie HTTPS, AMQP, AMQP über WebSockets, MQTT und MQTT über WebSockets. Weiterhin gibt es auch eine Unterstützung für eigenständige Protokolle.
Auch Microsoft selbst setzt auf diese Features und nutzt den IoT Hub in ihrem IoT-SaaS-Angebot IoT Central.
Praktische Umsetzung!
Das hört sich natürlich alles sehr gut an, doch wie kompliziert ist die praktische Anbindung der Devices? Der erste Schritt dazu ist das Erzeugen eines IoT Hubs. Dies kann sehr unkompliziert im Azure Portal vorgenommen werden (Anleitung). Zu Beginn müssen Tarif und Skalierung für den IoT Hub gewählt werden. Hierbei sollte kleinstmöglich gestartet und nur bei Bedarf höher skaliert werden. Zu Testzwecken reicht in der Regel schon der kostenlose Tarif. Dieser unterstützt die Verbindung mit 500 Geräten und bis zu 8.000 Nachrichten pro Tag.
Zur Entwicklung der Anbindung für die Devices stellt Microsoft seine IoT Hub Device SDKs bereit. Diese sind auf einer Vielzahl von Plattformen verfügbar.
Für einen schnellen praktischen Einstieg empfehlen wir, den Beispielcode von Microsoft zu nutzen. Dieser ist Open-Source und lässt sich hier einsehen. In diesem schickt ein simuliertes Gerät Telemetriedaten an den eingerichteten IoT Hub.
Notwendige Voraussetzungen zur Umsetzung des Projekts sind das .NET Core SDK 2.1.0 oder höher. Außerdem müssen Sie die Microsoft Azure IoT-Extension für die Azure-CLI hinzufügen. Wie Sie die Azure-CLI nutzen, finden Sie hier.
Nachdem der IoT Hub angelegt wurde und das Beispiel Repo ausgecheckt ist, sind es nur noch wenige Schritte, um Daten des simulierten Devices an den IoT Hub zu senden. Das Gerät muss am IoT Hub registriert werden, damit der IoT Hub Nachrichten des Device akzeptiert. Die Schritt für Schritt-Anleitung von Microsoft führt hier sehr gut durch die benötigten Aufgaben. Hierbei ist es wichtig, den generierten connection string für das Device zwischenzuspeichern. Dieser wird benötigt, um im letzten Schritt das Device mit dem IoT Hub zu verbinden.
Das Beispiel von Microsoft zeigt auf, wie schnell und unkompliziert erste praktische Schritte im IoT Bereich sein können.
Im Artikel wurde aufgezeigt welche Rolle der IoT Hub in Ihrer IoT-Lösung einnehmen kann und wie unkompliziert erste praktische Schritte sein können. Mit dem IoT Hub als Basis für eine eigene IoT-Lösung hat man die wichtige Schnittstelle zwischen Cloud und On-Premise schon bereitgestellt und, viel wichtiger, kann diese auch selbst kontrollieren. Nutzt man hingegen SaaS-Angebote wie IoT Central, gibt man diese Kontrolle über die Schnittstelle an den Dienstanbieter ab.
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