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Die Erfindung betrifft ein System für den Vertrieb, die Kontrolle sowie die Verteilung kontinuierlicher Datenströmen von vernetzten Endgeräten und eine entsprechende Plattform.
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Die zunehmende Vernetzung der Welt ermöglicht die Anbindung verschiedenartiger Endgeräte an das Internet. Dadurch werden zuvor isolierte Geräte mehr und mehr als proaktive Datenquellen für unterschiedlichste Anwendungen interessant. Beispielsweise verfügen industrielle Regelungskomponenten, Turbinen oder Stromnetzkomponenten über immer umfangreicher werdende Sensoriken, die kontinuierlich eine Vielzahl an Rohdaten liefern. Die Analyse und Verwertung dieser kontinuierlichen Datenströme geschieht bisher weitgehend in geschlossenen Systemen.
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In Zukunft wird es jedoch zunehmend wichtiger, solche Datenströme koordiniert und aktiv anzubieten, einerseits um die schiere Menge an Daten zu verwalten und zu verarbeiten, andererseits um die Daten zu vermarkten und Drittanbietern zur Verfügung zu stellen. Wichtig ist dabei die Offenheit des Systems, so dass Dritten nicht nur der Konsum von Datenströmen, sondern auch das Anbieten von Datenströmen ermöglicht wird. Nur durch solch eine anbieterübergreifende Vernetzung können IT Systeme der nächsten Generation realisiert werden.
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Das Problem besteht nun darin, dass bisher keine Verfahren und Systeme existieren, um kontinuierliche Datenströme zu vermarkten und Kunden kontrolliert und sicher zur Verfügung zu stellen. Aktuellen Systemen, welche Datenströme zustellen, fehlen notwendige Sicherheitsvorkehrungen und Mandantenfähigkeit für Abrechnung und Vermarktung. Systeme, welche die nötigen Datenmanagementfunktionalität und Vermarktungsmöglichkeiten bereitstellen, unterstützen keine kontinuierlichen Datenströme.
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Für die Verwaltung und den Vertrieb von Diensten, die Funktionalität ausschließlich auf Abruf bereitstellen, haben sich API Management Systeme etabliert. Solche Systeme sind bspw. aus der API Management Übersicht: The Forrester WaveTM: API Management Solutions, Q3 2014 bekannt. Hierbei wird eine Komponente zwischen Dienstanbieter und Abnehmer geschaltet, die Dienste absichert und Aufrufe für die Abrechnung und Überwachung protokolliert. Der Nachteil solcher Dienstvertriebslösungen ist, dass für die Verteilung kontinuierlicher Datenströme Endgeräte regelmäßig von interessierten Abnehmern abgefragt werden müssen (pull-Prinzip). Zwar kann ein Callback registriert werden, d.h. die Abnehmer werden selbsttätig kontaktiert sobald neue Daten vorliegen; Daten müssen jedoch nach wie vor durch eine 1:1-Beziehung zwischen Anbietern und Abnehmern via API Management Komponente ausgetauscht werden.
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Aus
Eugster, Patrick, et al. "The many faces of publish/subscribe" ACM Computing Surveys (CSUR) 35.2 (2003): 114–131 sind Publish/Subscribe-Systeme bekannt. Die Verbreitung von kontinuierlichen Datenströmen kann durch den Einsatz solcher Publish/Subscribe-Systeme, wie z.B. Apache ActiveMQ, effizienter gestaltet werden; Daten werden hier einmalig von den Endgeräten publiziert und automatisiert an interessierte Abnehmer weitergeleitet (1:n Kommunikation). Zur Absicherung können kryptographische Verfahren wie Broadcast Encryption eingesetzt werden. Der Nachteil solcher Systeme besteht darin, dass sie bis dato keine Funktionalität zur Verwaltung und zum Vertrieb von Datenströmen bieten, wie dies im B2B-Umfeld notwendig ist. Beispielsweise müsste hierfür eine separate Abrechnungsstelle bei jeder Übermittlung informiert werden, damit eine spätere Abrechnung möglich ist.
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Für firmeninternen Datenaustausch ist das Konzept der Service-oriented Architectures (SOA) Governance bekannt. Jedoch geht man bei solchen Systemen typischerweise nicht von offenen B2B-Lösungen aus, sondern setzt sie in Situationen ein, in denen man die Kontrolle über Datenlieferanten und Nutzer hat. Des Weiteren sind diese Systeme nicht auf die Governance von kontinuierlichen Datenströmen zugeschnitten. Dieses Problem wird bei
Holley, Kerrie, Jim Palistrant, and Steve Graham. "Effective SOA governance." IBM White Paper, IBM Corporation (2006) thematisiert.
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Weiterhin existieren hersteller- und domänenspezifische Einzelsysteme zur Verteilung und zum Vertrieb kontinuierlicher Datenströme. Beispielsweise stellt Twitter seine Datenströme gegen Bezahlung zur Verfügung. Siehe hierzu bspw. https://dev.twitter.com/streaming/firehose Dieser und vergleichbare Ansätze stellen jedoch keine ganzheitlichen Lösungen dar, die kontinuierliche Datenströme unterschiedlicher Parteien vermarkten und deren Zustellung unter Governance Aspekten kontrollierbar machen.
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Die der Erfindung zu Grunde liegende Aufgabe besteht nun darin, ein System für den Vertrieb, die Kontrolle sowie die Verteilung kontinuierlicher Datenströmen von vernetzten Endgeräten und eine entsprechende Plattform anzugeben, bei dem die oben genannten Nachteile vermieden werden.
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Diese Aufgabe wird hinsichtlich des Systems durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 und hinsichtlich der Plattform durch die Merkmale des Patentanspruchs 7 erfindungsgemäß gelöst. Die weiteren Ansprüche betreffen bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung.
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Die Erfindung betrifft im Wesentlichen ein System für den Vertrieb, die Kontrolle sowie die Verteilung kontinuierlicher Datenströmen von vernetzten Endgeräten, bei dem anbieterseitig ein Datenstromanbieter einer Datenstrommarktplatzkomponente eines Plattformbetreibers Metainformationen zu den verfügbaren Datenströmen mitteilt, die Marktplatzkomponente einen Identitätsmanager kontaktiert, um zu überprüfen ob der Anbieter berechtigt ist, Datenströme anzubieten und gleichzeitig einen Schlüssel erstellt, dieser Schlüssel inklusive Bestätigung an den Datenstromanbieter zurück gespielt wird, Anmeldedaten für eine Publish/Subscribe-Komponente an einzelne Endgeräte weitergegeben werden und diese Endgeräte kontinuierlich Daten an die Publish/Subscribe-Komponente weitergeben, und bei dem abnehmerseitig eine Registrierung und Authentifizierung eines potentiellen Datenstromabnehmers erfolgt, worauf dieser einen Zugriff auf die Marktplatzkomponente erhält und mit Hilfe von Metadaten die dort angebotenen Datenströme durchsucht und für seinen Zweck zusammenstellt, der Datenstromabnehmer eine Bestätigung sowie Informationen die zur Authentifizierung der eigentlichen Endsysteme notwendig sind erhält, der Datenstromabnehmer die zum Datenstromempfang notwendigen Daten den Endpunkten mitteilt, eine Anmeldung erfolgt, wobei sich die Endpunkte bei der Publish/Subscribe-Komponente mit den zur Verfügung gestellten Daten anmelden, und dann kontinuierlich die von den Datenstromquellen publizierten Daten an die Datenstromendpunkte übermittelt werden.
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Die wesentlichen Vorteile der Erfindung bestehen darin, dass eine zentrale Kontrolle über die Nutzung von Datenströmen sowie administrative Eingriffe zur Regulierung der Datenstromnutzung ermöglicht wird, dass ein durchgängiges Sicherheitskonzept implementierbar und eine offene Plattform etablierbar wird und dass durch die Anwendung von Publish/Subscribe die Endgeräte und die Netzinfrastruktur entlastet werden. Hierbei besteht die Möglichkeit Datenströme zu regulieren und vorzuverarbeiten und durch den Datenstrommarktplatz ergeben sich neue Geschäftsmodelle.
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Nachfolgend wird die Erfindung anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert.
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Die Zeichnung zeigt eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Systems zum Vertrieb von kontinuierlichen Endgeräte-Datenströmen und seine zugehörigen Abläufe, wobei hier an Stelle einer beliebigen Anzahl an Anbietern und Abnehmern beispielhaft jeweils nur ein Anbieter P und Abnehmer C dargestellt ist, die über einen Plattformbetreiber PF in Verbindung stehen. Ein anbieterseitiger Datenstrom wird durch Datenstromquellen DQi ... DQn erzeugt und ein abnehmerseitiger Datenstrom und von Datenstromendpunkten DEi ... DEn konsumiert. Die Plattform des Plattformbetreibers PF weist einen Identifikationsmanager IM zur Berechtigungsüberprüfung, eine Marktplatzkomponente DM zur Abwicklung des Vertriebs, und eine angegliederte Publish/Subscribe-Komponente PSS zur effizienten Verteilung der Daten auf.
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Durch das Zusammenspiel von Markplatzkomponente und Publish/Subscribe-Komponente wird eine Kontrolle der Datenstromverteilung ermöglicht. Das System unterstützt unterschiedliche Datenstromanbieter bzw. Endgeräte und Protokolle, wie bspw. AMQP, JMS, REST, MQTT. Hierdurch wird eine offene Plattform geschaffen, bei der sich Besitzer und Betreiber von datenstromproduzierenden Endgeräten registrieren und die Datenströme anbieten können. Interessierte Kunden können so die Datenströme einkaufen und erhalten die Daten, sobald sie von den Endgeräten zur Verfügung gestellt werden.
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Anbieterseitig ist das Verfahren zur Bereitstellung kontinuierlicher Datenströme in fünf Schritte unterteilt. Der Datenstromanbieter ist die verantwortliche Instanz für eine Menge von dedizierten Datenstromquellen DQi ... DQn, bspw. Endgeräte wie speicherprogrammierbare Schaltungen oder Aggregatoren wie Internet of Things Gateways.
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In Schritt 1) teilt der Datenstromanbieter der Datenstrommarktplatzkomponente Metainformationen zu den verfügbaren Datenströmen mit, z.B. das Format der Daten sowie eine Beschreibung, die es potentiellen Empfängern ermöglicht, den Nutzen des Datenstromes einzuschätzen.
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In Schritt 2) kontaktiert die Marktplatzkomponente einen Identitätsmanager IM, um zu überprüfen ob der Anbieter berechtigt ist, Datenströme anzubieten. Gleichzeitig wird ein Schlüssel erstellt, der die spätere Authentifizierung und ggf. Verschlüsselung der bereitgestellten Daten erlaubt.
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Im Schritt 3) wird dieser Schlüssel inkl. Bestätigung an den Datenstromanbieter zurück gespielt.
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In Schritt 4) werden die Anmeldedaten für die Publish/Subscribe Komponente an die einzelnen Endgeräte weitergegeben.
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In Schritt 5) geben diese Endgeräte kontinuierlich Daten an die Publish/Subscribe-Komponente weiter.
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Nach erfolgter Registrierung (Schritte 1 bis 3) ist es Datenstromanbietern sowie Administratoren der Marktplatz- und Publish/Subscribe-Komponenten möglich, Regeln für Nutzung und Weiterverarbeitung der Datenströme zu definieren. Diese Regeln werden vom Gesamtsystem automatisiert umgesetzt.
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Regeln können optional beispielsweise neuartige Geschäftsmodelle unterstützen, indem Datenströme abhängig von der Nutzergruppe ausschließlich aggregiert oder anonymisiert weitergegeben werden.
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Weiterhin kann der Zugriff aus bestimmten Ländern oder für bestimmte Nutzergruppen optional eingeschränkt werden. Hierdurch haben Betreiber des Marktplatzsystems die Möglichkeit, regulatorische Vorgaben umzusetzen, z.B. eine Verteilung der Daten nur innerhalb der EU.
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Abnehmerseitig ist das Verfahren zum Erhalt kontinuierlicher Datenströme in 6 Schritte unterteilt. Der Datenstromabnehmer ist für mindestens ein Datenstromempfangssystem verantwortlich, das auf technischer Ebene als Datensenke fungiert und die Daten empfängt.
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In Schritt A) und B) registriert und authentifiziert sich ein potentieller Datenstromabnehmer. Daraufhin erhält er Zugriff auf den Datenstrommarktplatz und kann die Metadaten der dort angebotenen Datenströme durchsuchen.
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Der Abnehmer stellt die für seinen Zweck relevanten Datenströme zusammen und erhält in Schritt C) eine Bestätigung sowie Informationen die zur Authentifizierung der eigentlichen Endsysteme notwendig sind. Beim Zusammenstellen der Datenströme kann auch nur eine Untermenge der Daten in einem Strom relevant sein.
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Die Datenstromempfangssysteme können in diesem Fall optional Filter spezifizieren. Eine Erweiterung des Filtermechanismus für Datenstromabnehmer und -endpunkte ist die Unterstützung komplexer Geschäftslogik, die Datenströme vorverarbeitet. Diese Vorverarbeitungslogik wird als Plugin in die Plattform geladen und in isolierten Container in der Plattform vorgehalten.
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In Schritt D) teilt der Datenstromabnehmer die zum Datenstromempfang notwendigen Daten den Endpunkten mit.
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In Schritt E) melden sich die Endpunkte bzw. Datensenken bei der Publish/Subscribe Komponente mit den in Schritt D) zur Verfügung gestellten Daten an.
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In Schritt F) werden dann kontinuierlich die von den Datenstromquellen publizierten Daten an die Datenstromendpunkte übermittelt. Um die Sicherheit zu gewährleisten, ist sowohl das Anbieten als auch das Abnehmen von Datenströmen kryptographisch abgesichert.
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Im Gegensatz zu aktuellen API-Management-Systemen wird mit Hilfe einer Publish/Subscribe Komponente die effiziente Verteilung der kontinuierlichen Datenströme gewährleistet.
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Integraler Bestandteil des Systems ist eine Überwachungs- und Abrechnungskomponente. Diese Komponente sammelt die Daten, die als Grundlage für die Abrechnung dienen. Konkret wird erfasst, welchem Datenstromendpunkt die Daten welcher Quellen zur Verfügung gestellt werden.
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Die Vorteile der Erfindung ergeben sich daraus, dass ein in sich abgeschlossenes System zum Vertrieb von kontinuierlichen Datenströmen bereit gestellt wird.
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Die Vorteile sind wie folgt im Einzelnen:
- a) IT Ressourcen und Infrastruktur werden entlastet. Durch Anwendung von Publish/Subscribe werden die Endgeräte und die Netzinfrastruktur entlastet. Es ist seitens der Endgeräte nur ein einmaliger Transfer pro Datum notwendig. Endgeräte werden von den Empfängern technisch und semantisch entkoppelt.
- b) Die Vermarktung von Datenströmen wird ermöglicht (Datenstrommarktplatz); hierdurch ergeben sich neue Geschäftsmodelle, beispielsweise endgeräte- und herstellerübergreifende Echtzeitsysteme.
- c) Die Abrechnung wird ohne direkte Beziehung zwischen den Endparteien ermöglicht. Die zentrale Marktplatzkomponente dient als vermittelnde Instanz zwischen Endgeräten und Empfängern. Sie erlaubt es, Datenströme von Endgeräten anzubieten bzw. einzukaufen. Dabei übernimmt die Marktplatzkomponente im Zusammenspiel mit dem Publish/Subscribe-System PSS die Abrechnung.
- d) Es wird ein durchgängiges Sicherheitskonzept implementiert. Datenflüsse zwischen unterschiedlichen Anbietern und Abnehmern werden hierdurch abgesichert. Durch einen zentralen Identitätsmanager IM werden die Schlüssel verwaltet, die eine Authentifizierung von Endgeräten und Empfängern sowie eine Verschlüsselung, z.B. Broadcast Encryption, der Daten ermöglichen.
- e) Es besteht die Möglichkeit, Datenströme zu regulieren und vorzuverarbeiten, so dass rechtliche Anforderungen, beispielweise hinsichtlich der Datenweiterverarbeitung, erfüllt werden können. Ein Beispiel sind die Daten von intelligenten Stromzählern (Smart Meter), die in der EU in vielen Fällen vor Nutzung aggregiert und ggf. anonymisiert werden müssen.
- f) Eine zentrale Kontrolle über die Nutzung von Datenströmen sowie administrative Eingriffe zur Regulierung der Datenstromnutzung werden ermöglicht. Dies führt zu einer erhöhten Transparenz für Datenstromanbieter und zieht eine höhere Marktakzeptanz nach sich.
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Eine Regelkomponente erlaubt eine abnehmerspezifische Vorverarbeitung von Datenströmen sowie die Kontrolle über die Datenstromdissemination.
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Plattformbetreiber PF können mit Hilfe des beschriebenen Systems kontinuierliche Datenströme bedarfs- und gesetzeskonform vermarkten und verteilen, wobei diese Datenströme sowohl von eigenen Datenstromquellen, bspw. eigene Endgeräten herrühren, oder über Drittanbieter zur Verfügung gestellt werden können. Dadurch wird es möglich, eine offene Plattform zu etablieren. Hierbei behält der Plattformbetreiber die Kontrolle über Kundenkontakte, also Drittanbieter und Abnehmer, und der Kundenkontakt bleibt dem Plattformbetreiber vorbehalten. Auf technischer Ebene werden durch die Entkopplung von Endgeräten und Empfängern via Publish/Subscribe-Ressourcen geschont. Durch den Identitätsmanager IM wird eine Authentifizierung und Verschlüsselung ermöglicht, die die Vertrauenswürdigkeit des Systems unterstützt.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Nicht-Patentliteratur
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- Eugster, Patrick, et al. "The many faces of publish/subscribe" ACM Computing Surveys (CSUR) 35.2 (2003): 114–131 [0006]
- Holley, Kerrie, Jim Palistrant, and Steve Graham. "Effective SOA governance." IBM White Paper, IBM Corporation (2006) [0007]
- https://dev.twitter.com/streaming/firehose [0008]
