Lösungen

M2M/IoT Plattform

OpenMTC ist eine Referenzimplementierung des oneM2M-Standards und wird in der angewandten Forschung und Entwicklung innovativer M2M- und IoT-Anwendungen eingesetzt. Der horizontale Serviceansatz integriert Geräte unabhängig von der zugrundeliegenden Hardware- oder Netzwerkinfrastruktur sowie von verschiedenen Anwendungsbereichen des Internets der Dinge (IoT). Die OpenMTC-Plattform ist eine prototypische IoT / M2M-Middleware mit dem Ziel, eine standardkonforme Plattform für IoT-Services bereitzustellen. Sie ermöglicht, dass verschiedene Sensoren und Aktoren aus unterschiedlichen vertikalen Anwendungsdomänen zusammengeschaltet werden können. Die gesammelten Daten können aggregiert und an Applikationen weitergeleitet werden und Anweisungen zur ereignisbasierter Steuerung können direkt an die Endgeräte übertragen werden.

Mit Hilfe von REST-Schnittstellen (APIs) können Anwendungsentwickler auf Daten von Geräten zugreifen, ohne sich mit den zugrundeliegenden Technologiespezifikationen der an die Gateways angeschlossenen Geräte auseinandersetzen zu müssen.

Solche Gateways beherbergen technologiespezifische Protokolladapter, um die Daten von den Geräten abzurufen und sie in einem oneM2M-kompatiblen Datenmodell zu speichern. Da oneM2M netzwerkunabhängige Schnittstellen spezifiziert, ist die Konnektivität zwischen den Gateways und dem Backend entweder durch lokale Netzwerke, dem Internet oder durch Operatoren verwaltete Netzwerke möglich. OpenMTC ist in Python geschrieben und kann auf verschiedenen Hardwareplattformen (z. B. x86; ARM) eingesetzt werden.

Realtime Open Data Plattform

Für die Einbindung von Echtzeitdaten aus unterschiedlichen Quellen stellt DPS seinen Real Time Data Hub mit Integration von OpenMTC zur Verfügung. Zudem wurde eine Erweiterung des CKAN-Metadaten-Standards zur Integration von OpenMTC erarbeitet und ist unter einer Open Source Lizenz verfügbar.

Industrie 4.0 Fog-/Edge-Computing Plattform

Mit dem Industrie 4.0 OpenIoTFog-Toolkit für industrielle Konnektivität, Kommunikation, Daten und Programmierbarkeit hat das Zentrum für Industrial Internet of Things (IIoT) einen anbieterunabhängigen Prototypen einer Industrie 4.0-Komponente entwickelt. Die Middleware stellt eine sogenannte administrative Verwaltungsschale (AAS) dar, um existierende physische, industrielle Systeme in Fabriken als einen digitalen Zwilling zu integrieren. Dadurch können Kunden erste Industrie 4.0-Erfahrungen sammeln und bereits heute signifikante Mehrwerte generieren und Optimierungen realisieren.

Basierend auf Konzepten aus Konsortien wie dem Industrial Internet Consortium (IIC) und der Plattform Industrie 4.0, sammelt das Plug-and-Play-Framework Daten von verschiedenen Sensoren über industrielle Feldbus-Systeme, Time-Sensitive Networks (TSN) und verschiedene Funktechnologien und normiert, kommuniziert und aggregiert sie über sichere standardbasierte Schnittstellen (OPC UA, OneM2M). Darüber hinaus werden Funktionen zur lokalen Datenanalyse (Stream Analytics, Complex Event Processing, maschinelles Lernen, Videoanalyse) und zur Aktuierung von industriellen Anlagen (OPC UA) und Robotik (ROS) bereitgestellt.

Zu den Kernindustrie 4.0 Anwendungen zählen: Videoanalyse-basierte Qualitätssicherung, Anlagenzustandsmonitoring, vorrausschauende Wartung und digitale Fabrikzwillinge

IoT Device und Konnektivitätsmanagement Plattform

Das Open5GMTC-Software-Toolkit erfüllt die Anforderungen von M2M-Kommunikationsdiensten in sehr heterogenen und dynamischen Umgebungen. Es bietet die Erweiterung der 5G-Netze zum sicheren Anschluss einer großen Anzahl von IoT-Geräten. Im Detail bietet es:

• Konnektivitätskontrolle und Abonnementverwaltung
• Bootstrapping für sicheren Besitz und Übergabe des Gerätemanagement
• Unterstützung für sichere Netzwerkinseln
• Unterstützung für Edge-Computing-M2M-Anwendungen
• Emulation von tausenden von Endgeräten (massive IoT support)
• eUICC Netzwerkunterstützung

5G Core Plattform

Das Fraunhofer FOKUS Open5GCore Toolkit ist eine praktische Umsetzung eines Carrier-Grade-Netzwerks der 5. Generation (5G Network). Es spiegelt in einer prototypischen Form standardisierte und sich in der Standardisierung befindliche Funktionen im Kernnetzwerk, der Funknetzwerkintegration, des verteiltes Management und Virtualisierung wieder.

Open5GCore zielt darauf ab, die Forschung zu unterstützen und zu beschleunigen und den Know-how-Transfer von Fraunhofer FOKUS zu Partnern zu erleichtern. Es dient als konsistente Grundlage für Forschungsprojekte mit aussagekräftigen Ergebnissen, die schnelle und zielgerichtete Innovation, schnelle Umsetzung, realistische Bewertung und Demonstration neuer Konzepte und Technologiemöglichkeiten ermöglichen.

SDN Plattform

OpenSDNCore ist eine praktische Implementierung der zukünftigen Netzwerk-Evolutionsparadigmen, die Netzwerk-Virtualisierung (NFV) und SDN-Konzepte (Software Defined Network) realisieren und frühzeitiges Prototyping einer Service-Enablement-Plattform zusätzlich zu gängigen Infrastrukturkomponenten ermöglichen. Fraunhofer FOKUS OpenSDNCore ist ein Software-Toolkit, das "einen Schritt voraus" ist und Forschung und Entwicklung in Cloud-basierten Infrastrukturen auf Carrier-Niveau ermöglicht. Speziell auf die Bedürfnisse von Telekommunikationsanbietern zugeschnitten, enthält es Funktionen für:

• Management und Orchestrierung
• Flexible Vernetzung zwischen verschiedenen Rechenzentren
• Interaktion mit physischer Infrastruktur
• Robuste virtuelle Netzwerkunterstützung
• Platzierung von Netzwerkfunktionen
• Serviceverkettung

OpenSDNCore ist eine praktische Implementierung von erweiterten Funktionen basierend auf den folgenden Spezifikationen und Funktionalitäten:

• ETSI NFV MANO konformen Orchestrator, der mit OpenStack integriert ist und die dynamische Bereitstellung und Laufzeitverwaltung virtueller Netzwerkfunktionen ermöglicht
• ONF OpenFlow 1.4 konformer Switch und Controller, erweitert um telekommunikationsspezifische Funktionen
• Virtuelle Netzwerkfunktionen und ihrer Adapter basierend auf SDN Komponenten, Open5GCore und OpenIMSCore

NFV Plattform

Open Baton ist ein erweiterbares und anpassbares NFV MANO-konformes Framework, das Netzwerkdienste über heterogene NFV-Infrastrukturen hinweg orchestrieren kann. In dieser vierten Version hat Open Baton die Liste der angebotenen Features deutlich erweitert. Es kann ein vielfältiges Ökosystem von virtuellen Netzwerkfunktionen (VNFs) verwalten, und zwar durch sein generisches EMS und generisches VNFM, wobei es die Laufzeit in jeder Art von Netzwerkdiensten zusammensetzt. Es lässt sich über ein Plug-and-Play-Modell in bestehende VNFMs integrieren und stellt AMQP- und RESTful-APIs sowie SDKs in verschiedenen Programmiersprachen (Java, Python, Go) zur Verfügung. Die Entwicklung eines VNFM-Adapters dauert unter Verwendung der bereitgestellten SDKs und Tutorials Minuten. Es verwaltet ein Multi-Site-NFVI, das heterogene Virtualisierungs- und Cloud-Technologien unterstützt. Obwohl OpenStack das wichtigste unterstützte VIM ist, bietet es einen Treibermechanismus zur Unterstützung zusätzlicher VIM-Typen. Es unterstützt Multi-Tenancy, auch als Netzwerk-Slicing bezeichnet, auf Infrastrukturebene und nutzt SDN-Technologien, um die Isolation zwischen mehreren Netzwerkdiensten sicherzustellen, die dieselben physischen Ressourcen nutzen. Es unterstützt Laufzeitoperationen, die die Anforderungen des FCAPS-Modells erfüllen und externe OSS-Komponenten (Operational Support Services) integrieren. Zum Beispiel bietet es eine automatische Skalierung und ein Fehlermanagement basierend auf Überwachungsinformationen, die von dem Überwachungssystem kommen, das auf der NFVI-Ebene verfügbar ist.

Fog/Edge Analytics Plattform

Der IoT Core vereint Fog-/Edge-Computing-Mechanismen mit Echtzeit-Stream-Analytics, Complex Event Processing (CEP) und maschinellem Lernen (ML) womit eine breite Palette von zeit- und unternehmenskritischen industriellen IoT-Anwendungen realisiert werden kann.

Durch die Bereitstellung fortschrittlicher M2M-Konnektivität, u.a. durch neueste Low-Power-Wide Area Networks (LPWAN) wie LoRa und NB-IoT und deterministische zeitsynchrone industrielle Kommunikationsnetze wie das Time-sensitive Networking (TSN), wir Edge-Intelligenz sowohl intelligente Städten als auch Industrie 4.0 und Smart Grid Umgebungen gebracht. Industrielle IoT-Standards, M2M-Protokolle und APIs (OPC UA, OneM2M) werden bereitgestellt, für eine nahtlose Integration und Interoperabilität. Zeitkritische Stream Analytics werden durch neueste CEP, ML und Video Analytics-Module, die auf COTS Fog- /Edge- sowie Cloud-Hardware-Infrastrukturen betrieben werden können. Stream-Analyse Algorithmen (CEP, Klassifikations- und Regressionsmodelle, Entscheidungsbäume, Clustering, statistische Analyse) sowie Videoanalyse Funktionen (Objekt, Bewegungserkennung, Tracking, Counting & Diagnose, 3D-Videoanalyse) ermöglichen ein breites Spektrum an Anwendungsfällen.

- Industrie 4.0: Zustandsmonitoring, vorrausschauende Wartung (Predictive Maintenance), digitaler Schatten/virtueller Zwilling.

- Smart City: Öffentliche Überwachung und Sicherheit durch intelligente, Fog-basierte Videoanalyse für autonome Sicherheits- und Abwehrmaßnahmen unter Einhaltung von Datenschutz- und Privacy-Bestimmungen

Der IoT Core wird als Modul des OpenIoTFog Industrie 4.0 Toolkits (www.openiotfog.org) bereitgestellt.