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Bachelorarbeit

Automatisierte Integration von IoT-Geräten in IoT-Umgebungen
Betreuer M.Sc. Daniel Del Gaudio
Prüfer Prof. Dr.-Ing. habil. Bernhard Mitschang
Ende
Beschreibung

Ausgangssituation/Motivation

Das Internet der Dinge (IoT) besteht aus heterogenen Geräten, ausgestattet mit Sensoren und Aktoren, welche über standardisierte Internetprotokolle kommunizieren um gemeinsame Ziele zu erreichen [1]. Um Daten zu verarbeiten, die durch IoT-Geräte entstehen, werden sie meist in die Cloud übertragen, um hohe Skalierbarkeit, Verfügbarkeit und dadurch Robustheit zu gewährleisten [2]. Edge Computing [3] erweitert das Cloud Computing Paradigma um die Verarbeitung von Daten nahe an deren Quellen. Das ermöglicht geringe Latenzzeiten und nutzt die bestehenden Rechenressourcen der IoT-Geräte. Um Daten dezentral in IoT-Umgebungen verarbeiten zu können, müssen die IoT-Geräte in der Lage sein selbstständig untereinander zu kommunizieren und Daten auszutauschen. Dafür müssen sie Kenntnis voneinander haben um über universale Schnittstellen miteinander Daten austauschen zu können. Daten können mithilfe von leichtgewichtigen Protokollen wie dem Constrained Application Protocol (CoAP) [4] zwischen Geräten übertragen werden. Da Geräte in IoT-Umgebungen dynamisch hinzugefügt und entfernt werden können, müssen alle Geräte konstant über Änderungen der Umgebung informiert werden. Außerdem muss die Software auf den Geräten installiert werden die die entsprechende Datenverarbeitung (z.B. Filter- oder Aggregationsoperationen) durchführt. Um die korrekte Software auf einem bestimmten Gerät zu installieren muss zuerst die passende Software anhand der Eigenschaften des Gerätes ausgewählt werden.
Um autonome und dynamische IoT-Umgebungen zu ermöglichen wird eine Methode benötigt mit der IoT-Geräte automatisiert in die Umgebung integriert und Geräte über den aktuellen Zustand der Umgebung informiert werden können.

Ziele

In dieser Bachelorarbeit sollen ein Konzept und eine Implementierung entwickelt werden mit denen IoT-Geräte automatisiert in IoT-Umgebungen integriert und ausgewählte Operatoren darauf platziert werden können. Anhand der Eigenschaften und Fähigkeiten eines IoT-Gerätes soll die passende Software ausgesucht und auf dem Gerät installiert werden. Dies kann mithilfe der MBP umgesetzt werden, welche von Franco da Silva et al. [5] vorgestellt wurde. Um das Konzept zu evaluieren soll ein Prototyp entwickelt und auf bereitgestellter Infrastruktur getestet werden.

Die Arbeit umfasst dazu folgende Aufgaben:

  • Einarbeiten in das Themengebiet IoT
  • Entwickeln von Konzepten zur automatisierten Integration von IoT-Geräten in IoT- Umgebungen. Die Konzepte umfassen:
    • Das Auffinden und Einbeziehen neuer Geräte – Management der IoT-Geräte
    • Auswahl der benötigten Software
    • Automatisches Software-Deployment
  • Analyse und Auswahl passender Technologien und Ansätze zur Umsetzung des Konzeptes
  • Prototypische Implementierung des Konzeptes und Testen des Prototyps auf bereitgestelter Infrastruktur
  • Präsentation der Zwischenergebnisse in einem Vortrag (ca. nach 3 Monaten)
  • Präsentation der Ergebnisse in einem Vortrag
  • Entstandener Quellcode ist Teil der Abgabe dieser Bachelorarbeit

Literatur

[1] O. Vermesan and P. Friess, Internet of things: converging technologies for smart environments and integrated ecosystems. River Publishers, 2013.
[2] P. Mell, T. Grance et al., “The NIST definition of cloud computing,” 2011.
[3] W. Shi, J. Cao, Q. Zhang, Y. Li, and L. Xu, “Edge computing: Vision and challenges,” IEEE
Internet of Things Journal, vol. 3, no. 5, pp. 637–646, 2016.
[4] Z. Shelby, K. Hartke, and C. Bormann, “The constrained application protocol (coap),” Tech.
Rep., 2014.
[5] A. C. F. da Silva, P. Hirmer, R. K. Peres, and B. Mitschang, “An approach for cep query shipping to support distributed iot environments,” in 2018 IEEE International Conference on Pervasive Computing and Communications Workshops (PerCom Workshops). IEEE, 2018, pp. 247–252.