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Die Erfindung betrifft ein Verfahren und ein System zur Durchführung eines Setups bei einem industriellen Netzwerk (Industrial Internet of Things - IIoT).
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Ein IIoT-Netzwerk kann eine Anzahl unterschiedlicher IIoT-Feldgeräte enthalten. Diese IIoT-Feldgeräte umfassen beispielsweise Sensoren, Maschinen oder sonstige Infrastruktureinrichtungen. Darüber hinaus kann ein IIoT-Netzwerk auch Datebases aufweisen, die zur Herstellung einer Datenverbindung über ein Kommunikationsnetzwerk dienen. Kommunikationsnetzwerke umfassen zunehmend SDN-Netzwerke (SDN: Software-Defined Networks) mit SDN-fähigen Geräten bzw. Knoten.
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Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren und ein System bereitzustellen, die es erlauben, ein industrielles IIoT-Netzwerk über ein derartiges SDNfähiges Kommunikationsnetzwerk zu installieren, zu parametrisieren und zu betreiben.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren mit den in Patentanspruch 1 angegebenen Merkmalen gelöst.
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Die Erfindung schafft demnach gemäß einem ersten Aspekt ein Verfahren zum Durchführen eines Setups bei einem industriellen IIoT-Netzwerk mit mindestens einem IIoT-Gateway, das zur Verbindung von IIoT-Feldgeräten mit einem Kommunikationsnetzwerk vorgesehen ist, wobei das Verfahren die folgenden Schritte aufweist:
- Übertragen mindestens einer Konfigurations-Update-Instruktion von einem SDN-Controller eines Backends über SDN-fähige Geräte des Kommunikationsnetzwerkes zu mindestens einem spezifizierten IIoT-Gateway des industriellen IIoT-Netzwerkes,
- wobei die Konfigurations-Update-Instruktion eine Angabe zur Implementierung einer zugehörigen Softwarekomponente auf dem IIoT-Gateway des industriellen IIoT-Netzwerkes und ein Update von Datenflussregeln enthält,
- Verarbeiten der empfangenen Konfigurations-Update-Instruktion durch das jeweilige IIoT-Gateway zur Installation der in der empfangenen Konfigurations-Update-Instruktion angegebenen Softwarekomponente auf dem IIoT-Gateway und
- Durchführen eines Updates der Datenflussregeln der SDN-fähigen Geräte des Kommunikationsnetzwerkes entsprechend dem Update von Datenflussregeln, die in der übertragenen Konfigurations-Update-Instruktion enthalten sind, zur Herstellung einer Datenverbindung zwischen den IIoT-Feldgeräten und der auf dem IIoT-Gateway installierten Softwarekomponente und zur Herstellung einer Datenverbindung zwischen dem IIoT-Gateway und dem Backend .Bei einer möglichen Ausführungsform dient das Update der Datenflussregler zur Herstellung einer Datenverbindung zwischen den IIoT-Feldgeräten und der auf dem IIoT-Gateway installierten Softwarekomponente und zur Herstellung einer Datenverbindung zwischen dem IIoT-Gateway und dem Backend.
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Durch das Einstellen der Datenflussregeln kann eine transparente Kommunikation zwischen dem IIoT-Gerät und dem Backend erfolgen, d.h. die Softwarekomponente kann die Hardware des IIoT-Gateways direkt konfigurieren (Routing Einstellung) oder als virtueller Switch bzw. Schalter agieren.
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Bei einer möglichen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens ist die Softwarekomponente auf einer Softwaredatenbank des Backends gespeichert und wird in Reaktion auf eine von dem IIoT-Gateway empfangenen Konfigurations-Update-Instruktion durch das IIoT-Gateway von der Softwaredatenbank direkt heruntergeladen und dort automatisch installiert.
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Bei einer weiteren möglichen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens weist die Konfigurations-Update-Instruktion zum Downloaden Informationsdaten auf, die zum Herunterladen der Softwarekomponente durch das IIoT-Gateway von der Softwaredatenbank des Backends zu dem IIoT-Gateway vorgesehen sind, auf dem die Softwarekomponente installiert wird.
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Bei einer weiteren möglichen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens ist die Softwarekomponente in einem Speichermodul des IIoT-Gateways gespeichert und wird in Reaktion auf eine von dem IIoT-Gateway empfangenen Konfigurations-Update-Instruktion auf dem IIoT-Gateway automatisch installiert.
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Bei einer weiteren möglichen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens ist die Softwarekomponente auf einer Softwaredatenbank des Backends gespeichert und wird in Reaktion auf eine von dem IIoT-Gateway empfangenen Konfigurations-Update-Instruktion heruntergeladen und dort installiert, sobald eine Datenverbindung zwischen dem IIoT-Gateway und der Softwaredatenbank des Backends zur Verfügung steht.
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Bei einer weiteren möglichen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens weist die Konfigurations-Update-Instruktion eine Adresse desjenigen IIoT-Gateways auf, auf dem die Softwarekomponente zu installieren ist.
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Bei einer weiteren möglichen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens weist die Konfigurations-Update-Instruktion eine Adresse derjenigen Softwaredatenbank auf, in der die Softwarekomponente gespeichert ist.
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Bei einer weiteren möglichen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens enthält die Konfigurations-Update-Instruktion einen Namen der zu installierenden Softwarekomponente.
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Bei einer weiteren möglichen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens enthält die Konfigurations-Update-Instruktion eine Adressenliste mit Adressen der IIoT-Feldgeräte, die mit der auf dem IIoT-Gateway zu installierenden Softwarekomponente zu verbinden sind.
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Bei einer weiteren möglichen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens weist die Konfigurations-Update-Instruktion Zugangs-Credentials auf.
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Bei einer möglichen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens umfassen die Zugangs-Credentials eine Signatur, welche bei der Softwaredatenbank zum Starten eines Download- bzw. Herunterladevorganges der Softwarekomponente benötigt wird.
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Bei einer weiteren möglichen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens weist die Konfigurations-Update-Instruktion mindestens eine Zieladresse eines Zielgerätes auf, zu denen Daten, die von den IIoT-Feldgeräten stammen, übertragen werden.
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Bei einer weiteren möglichen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens weist die Konfigurations-Update-Instruktion ein Rollout-Datum auf, welches einen Zeitpunkt angibt, an dem ein Herunterladen der Softwarekomponente durch das IIoT-Gateway von der Softwaredatenbank des Backends erfolgt.
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Bei einer weiteren möglichen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens weist die Konfigurations-Update-Instruktion Start-up-Parameter auf, die zur Parametrisierung der Softwarekomponente vorgesehen sind.
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Bei einer weiteren möglichen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens bereitet die Softwarekomponente Daten, welche von den IIoT-Feldgeräten stammen, auf.
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Bei einer möglichen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens werden die Daten, welche von den IIoT-Feldgeräten stammen, durch die auf dem IIoT-Gateway installierte Softwarekomponente aufbereitet, indem sie gefiltert, aggregiert und/oder konvertiert werden.
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Die Erfindung schafft ferner gemäß einem weiteren Aspekt ein IIoT-Netzwerk mit den in Patentanspruch 14 angegebenen Merkmalen.
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Die Erfindung schafft ferner gemäß einem weiteren Aspekt ein System zur Durchführung eines Setups bei einem industriellen IIoT-Netzwerk mit den in Patentanspruch 15 angegebenen Merkmalen.
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Im Weiteren werden mögliche Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens und des erfindungsgemäßen Systems unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren näher erläutert.
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Es zeigen:
- 1 ein Ablaufdiagramm zur Darstellung eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Verfahrens zum Durchführen eines Setups bei einem IIoT-Netzwerk;
- 2 eine schematische Darstellung zur Erläuterung der Funktionsweise eines erfindungsgemäßen Verfahrens zur Durchführung eines Setups bei einem IIoT-Netzwerk;
- 3 eine weitere schematische Darstellung zur Erläuterung der Funktionsweise zur Durchführung eines Setups bei einem industriellen IIoT-Netzwerk.
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Wie man aus dem Ablaufdiagram gemäß 1 erkennen kann, weist ein erfindungsgemäßes Verfahren zum Durchführen eines Setups bei einem industriellen IIoT-Netzwerk bei der dargestellten exemplarischen Ausführungsform mehrere Hauptschritte auf.
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Wie in den 2, 3 dargestellt, weist ein industrielles IIoT-Netzwerk 4 mindestens ein IIoT-Gateway 4B mit zugehörigen IIoT-Feldgeräten 4A auf. Diese IIoT-Feldgeräte 4A umfassen beispielsweise Sensoren, welche Sensordaten liefern können. Das IIoT-Netzwerk 4 ist, wie in den 2, 3 dargestellt, über ein Kommunikationsnetzwerk 3 mit einem Backend 2 bzw. einer Cloud eines Gesamtsystems 1 verbindbar.
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Das Backend 2 verfügt bei einer möglichen Ausführungsform über einen SDN-Controller 2A sowie über mindestens eine Softwaredatenbank 2B zur Speicherung von Softwarekomponenten, wie in den 2, 3 gezeigt.
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Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird in einem Schritt S1 mindestens eine Konfigurations-Update-Instruktion KUI von dem SDN-Controller 2A des Backends 2 über SDN-fähige und NFV (Network Funktion Virtualization) fähige Geräte des Kommunikationsnetzwerkes 3 zu mindestens einem spezifizierten IIoT-Gateway 4B des industriellen IIoT-Netzwerkes 4 übertragen. Die Konfigurations-Update-Instruktion KUI enthält dabei eine Angabe zur Implementierung einer zugehörigen Softwarekomponente SWK auf dem IIoT-Gateway 4B des IIoT-Netzwerkes 4 sowie ein Update von Datenflussregeln.
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In einem zweiten Schritt S2 wird die empfangene Konfigurations-Update-Instruktion KUI durch das jeweilige IIoT-Gateway 4B zur Installation der in der empfangenen Konfigurations-Update-Instruktion KUI angegebenen Softwarekomponente SWK auf dem IIoT-Gateway 4B verarbeitet.
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In einem weiteren Schritt S3 wird automatisch ein Update der Datenflussregeln der SDN-fähigen Geräte des Kommunikationsnetzwerkes 3 entsprechend dem Update von Datenflussregeln, die in der übertragenen Konfigurations-Update-Instruktion KUI enthalten sind, durchgeführt. Hierdurch wird eine erste Datenverbindung zwischen den IIoT-Feldgeräten 4A und der auf dem IIoT-Gateway 4B installierten Softwarekomponente SWK und eine zweite Datenverbindung zwischen dem IIoT-Gateway 4B und dem Backend 2, insbesondere der Softwaredatenbank 2B, hergestellt.
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2 zeigt schematisch ein Gesamtsystem 1, welches eine Cloud bzw. ein Backend 2, mindestens ein Kommunikationsnetzwerk 3 und ein industrielles IIoT-Netzwerk 4 umfasst. Bei dem in 2 dargestellten Gesamtsystem 1 umfasst dieses ein Backend 2, ein Kommunikationsnetzwerk 3 sowie ein industrielles IIoT-Netzwerk 4. Das industrielle IIoT-Netzwerk 4 kann eine Vielzahl unterschiedlicher Feldgeräte 4A umfassen sowie einen oder mehrere IIoT-Gateways 4B. Die IIoT-Feldgeräte 4A weisen beispielsweise Sensoren auf, die Sensordaten erzeugen bzw. generieren. Beispielsweise umfassen die Sensoren Temperatursensoren, die an verschiedenen Stellen einer industriellen Anlage vorgesehen sind. Weiterhin können die IIoT-Feldgeräte 4A auch Maschinen oder sonstige Infrastruktureinrichtungen einer industriellen Anlage aufweisen. Die IIoT-Gateways 4B des IIoT-Netzwerkes 4 dienen zur Herstellung einer Datenverbindung und können zusätzliche Softwarefunktionen ausführen entsprechend installierter Softwarekomponenten.
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Das Backend 2 des Gesamtsystems 1 enthält mindestens einen SDN-Controller 2A sowie eine oder mehrere Softwaredatenbanken bzw. Software Repositories 2B, in denen eine Vielzahl unterschiedlicher Softwarekomponenten SWK gespeichert sein können. Weiterhin kann das Backend 2 bzw. die Cloud auch Zielgeräte 2C umfassen, welche Daten auswerten, die beispielsweise von Feldgeräten 4A des IIoT-Netzwerkes 4 stammen. Diese Zielgeräte 2C umfassen beispielsweise Server oder Datenverarbeitungseinheiten zur Verarbeitung von Sensordaten.
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Das Kommunikationsnetzwerk 3 ist beispielsweise ein Layer 2- oder Layer 3-Kommunikationsnetzwerk mit SDN-fähigen Geräten bzw. Knoten. In dem dargestellten schematischen Beispiel gemäß 2, 3 umfasst das Kommunikationsnetzwerk 3 drei SDN-fähige Geräte 3A, 3B, 3C.
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In dem dargestellten Beispiel überträgt der SDN-Controller 2A des Backends 2 eine Konfigurations-Update-Instruktion KUI über das SDN-fähige Gerät 3A und das SDN-fähige Gerät 3B des Kommunikationsnetzwerkes 3 hin zu dem Gateway 4B des IIoT-Netzwerkes 4. Die übertragene Konfigurations-Update-Instruktion KUI enthält dabei eine Angabe zur Implementierung einer bestimmten zugehörigen Softwarekomponente SWK auf dem spezifizierten IIoT-Gateway 4B des industriellen IIoT-Netzwerkes 4 sowie ein Update von Datenflussregeln.
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Die empfangene Konstruktions-Update-Instruktion KUI wird durch das IIoT-Gateway 4B zur Installation der in der empfangenen Konfigurations-Update-Instruktion KUI angegebenen Softwarekomponente SWK auf dem IIoT-Gateway 4B verarbeitet. Anschließend wird ein Update der Datenflussregeln der SDN-fähigen Geräte 3A, 3B, 3C des Kommunikationsnetzwerkes 3 entsprechend dem Update von Datenflussregeln, die in der übertragenen Konfigurations-Update-Instruktion KUI enthalten sind, durchgeführt, um eine erste Datenverbindung zwischen den IIoT-Feldgeräten 4A und der auf dem IIoT-Gateway 4B installierten Softwarekomponente SWK und weiterhin eine zweite Datenverbindung zwischen dem IIoT-Gateway 4B und dem Backend 2, insbesondere der dort enthaltenen Softwaredatenbank 2B, herzustellen.
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Bei einer möglichen Ausführungsform ist die Softwarekomponente SWK auf einer Softwaredatenbank 2B des Backends 2 gespeichert und wird in Reaktion auf eine von dem IIoT-Gateway 4B empfangenen Konfigurations-Update-Instruktion KUI durch das IIoT-Gateway 4B von der Softwaredatenbank 2B direkt heruntergeladen und in dem Gateway automatisch installiert. Bei dieser Ausführungsform erfolgt somit ein direkter Download bzw. ein direktes Herunterladen der Softwarekomponente SWK automatisch unmittelbar nach Empfang der Konfigurations-Update-Instruktion KUI durch das Gateway 4B. Die Konfigurations-Update-Instruktion KUI kann bei einer möglichen Ausführungsform Download-Informationsdaten enthalten, die zum Herunterladen der Softwarekomponente SWK durch das IIoT-Gateway 4B von der Softwaredatenbank 2B des Backends zu dem IIoT-Gateway 4B vorgesehen sind.
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Die Konfigurations-Update-Instruktion KUI enthält somit alle benötigten Informationen, beispielsweise einen Lokationsidentifizierer, wie beispielsweise eine URL, Zugangs-Credentials oder erforderliche Startup-Parameter, welche es erlauben, einen direkten Download der Softwarekomponente SWK von der Softwaredatenbank 2B durchzuführen bzw. zu starten. Bei dieser Ausführungsform kontaktiert das IIoT-Gateway 4B die Softwaredatenbank, lädt anschließend die Softwarekomponente SWK von der Softwaredatenbank 2B herunter und installiert die heruntergeladene Softwarekomponente SWK auf dem IIoT-Gateway 4B.
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Bei einer weiteren möglichen Ausführungsform verfügt das IIoT-Gateway 4B selbst über Speichermodule für Softwarekomponenten SWK. Bei dieser Ausführungsform ist die betreffende Softwarekomponente SWK bereits in einem Speichermodul des IIoT-Gateways 4B gespeichert. Beispielsweise wurde die Softwarekomponente SWK zu einem früheren Zeitpunkt in dieses Speichermodul heruntergeladen. Die auf dem Speichermodul bereits befindliche Softwarekomponente SWK wird bei dieser Ausführungsform in Reaktion auf eine von dem IIoT-Gateway 4B empfangene Konfigurations-Update-Instruktion KUI auf dem IIoT-Gateway 4B automatisch installiert.
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Bei einer weiteren möglichen alternativen Ausführungsform erfolgt das Downloaden bzw. die Übertragung der Softwarekomponente SWK asynchron. Beispielsweise besteht die Möglichkeit, dass eine Datenverbindung zwischen dem Kommunikationsnetzwerk 3 und dem Backend 2 bzw. der Cloud gewollt oder ungewollt unterbrochen wird. Beispielsweise kann sich zwischen dem Kommunikationsnetzwerk 3 und der Cloud bzw. dem Backend 2 ein Firewall befinden, der die Datenübertragung aus dem Backend 2 in das Kommunikationsnetzwerk 3 nur zu bestimmten Zeitpunkten oder bei Vorliegen bestimmter Umstände erlaubt. Bei dem Backend 2 bzw. Cloud kann es sich beispielsweise um das Internet handeln, welches über einen Firewall mit einem internen Kommunikationsnetzwerk 3 eines Unternehmens verbunden ist. Bei dieser Ausführungsform kann eine externe Verbindung bzw. Konnektivität durch einen Firewall-Rechner unterbunden werden und wird nur zeitweise erlaubt. Bei dieser Ausführungsform wird die Softwarekomponente SWK, die auf der Softwaredatenbank 2B des Backends 2 gespeichert ist, in Reaktion auf die Konfigurations-Update-Instruktion KUI heruntergeladen und auf dem IIoT-Gateway 4B reserviert, sobald eine Datenverbindung zwischen dem IIoT-Gateway 4B und der Softwaredatenbank 2B des Backends 2 zur Verfügung steht. Bei diesem Szenario stellt der SDN-Controller 2A des Backends 2 eine Setup-Verbindung zwischen der Softwaredatenbank 2B und dem Gateway 4B her und benachrichtigt die Softwaredatenbank 2B über den anstehenden Setup-Vorgang. Weiterhin kann der SDN-Controller 2A das IIoT-Gateway 4B konfigurieren und beispielsweise entsprechende Zugangs-Credentials bereitstellen. Anschließend kann der SDN-Controller 2A des Backends 2 die Übertragung der Softwarekomponente SWK aus der Softwaredatenbank 2B zu dem IIoT-Gateway 4B triggern (entweder durch Pulling oder durch Pushing der Softwarefunktionalität). Der asynchrone Download ist möglich ohne Erweiterung der SDN-Konfigurations-Interfaces, indem man einen Deployment-Mechanismus implementiert, der auf die SDN-Controller 2A, die SDN-fähigen Geräte und der Softwaredatenbank 2B verteilt ist.
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Die übertragene Konfigurations-Update-Instruktion KUI enthält alle erforderlichen Angaben zur Implementierung einer zugehörigen Softwarekomponente. Bei einer möglichen Ausführungsform weist die Konfigurations-Update-Instruktion KUI eine Adresse desjenigen IIoT-Gateways 4B auf, auf dem die betreffende Softwarekomponente SWK zu installieren ist. Diese Adresse ist beispielsweise eine IP-Adresse und gibt einen Port an.
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Weiterhin gibt die Konfigurations-Update-Instruktion KUI bei einer möglichen Ausführungsform eine Adresse derjenigen Softwaredatenbank 2B an, in der die Softwarekomponente SWK gespeichert ist. Beispielsweise enthält die Konfigurations-Update-Instruktion KUI eine Adresse der in 2 dargestellten Softwaredatenbank 2B. Die angegebene Adresse umfasst beispielsweise eine IP-Adresse und die Angabe eines Ports.
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Die Konfigurations-Update-Instruktion KUI enthält weiterhin bei einer möglichen Ausführungsform einen Namen der zu installierenden Softwarekomponente SWK. Beispielsweise kann die Konfigurations-Update-Instruktion KUI als Namen „Partikelfilter (10 Hz Output)“ angeben, um die betreffende Softwarekomponente zu identifizieren.
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Die Konfigurations-Update-Instruktion KUI umfasst ferner bei einer bevorzugten Ausführungsform eine Adressenliste mit Adressen derjenigen IIoT-Feldgeräte 4A, die mit der auf dem IIoT-Gateway 4B zu installierenden Softwarekomponente SWK zu verbinden sind. Beispielsweise enthält die Adressliste eine Liste von IIoT-Sensoren mit Layer 2- oder Layer 3-Adressen.
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Bei einer weiteren möglichen Ausführungsform umfasst die Konfigurations-Update-Instruktion KUI Zugangs-Credentials. Diese Zugangs-Credentials weisen vorzugsweise eine Signatur auf, welche bei der Softwaredatenbank 2B zum Starten eines Herunterladevorganges bzw. Download-Vorganges der Softwarekomponente SWK verwendet wird. Die Signatur wird benötigt, um die Softwaredatenbank 2B zu authorisieren, den Softwarekomponenten-Download zu starten.
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Bei einer weiteren möglichen Ausführungsform weist die Konfigurations-Update-Instruktion KUI mindestens eine Zieladresse eines Zielgerätes auf, zu denen Daten, die von den IIoT-Feldgeräten 4A stammen, übertragen werden. Diese Zieladresse weist beispielsweise eine IP-Adresse auf und gibt einen Port an. Das Zielgerät 2C kann beispielsweise ein Zielgerät innerhalb des Backends bzw. der Cloud 2 sein. Bei dem Zielgerät 2C handelt es sich beispielsweise um einen Server zur Verarbeitung von Sensordaten oder dergleichen. Weiterhin kann sich das Zielgerät auch in dem Kommunikationsnetzwerk 3 befinden.
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Bei einer weiteren möglichen Ausführungsform weist die Konfigurations-Update-Instruktion KUI ein Rollout-Datum auf, welches einen Zeitpunkt angibt, an dem ein Herunterladen der Softwarekomponente SWK durch das IIoT-Gateway 4B von der Softwaredatenbank 2B des Backends 2 erfolgt. Das Rollout-Datum gibt ein Kalenderdatum sowie einen Zeitpunkt an, an dem der Download bzw. das Herunterladen zum Rollout gestartet werden. Das Rollout-Datum kann jeden beliebigen zukünftigen Zeitpunkt angeben. Das Rollout-Datum kann einen absoluten Zeitpunkt oder einen relativen Zeitraum angeben.
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Weiterhin kann die Konfigurations-Update-Instruktion KUI Startup-Parameter aufweisen, die zur Parametrisierung der zu installierenden Softwarekomponente SWK vorgesehen sind. Beispielsweise können dies Parameter sein, um eine Filterfunktion einzustellen oder um ein geeignetes Ausgabedatenformat zu spezifizieren.
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Die Softwarekomponenten SWK sind dafür vorgesehen, Daten, welche von den IIoT-Feldgeräten 4A des IIoT-Netzwerkes 4 stammen, aufzubereiten. Diese Datenaufbereitung kann beispielsweise eine Filterung, eine Aggregation oder eine Konvertierung der Daten umfassen. Beispielsweise werden Sensordaten aggregiert, gefiltert oder konvertiert durch entsprechende implementierte Softwarekomponenten SWK. Die auf dem IIoT-Gateway 4B installierten Softwarekomponenten SWK können beispielsweise Daten statistisch auswerten, filtern, konvertieren, aggregieren oder beispielsweise in Reaktion auf Daten einen Alarm auslösen. Die auf dem IIoT-Gateway 4B installierten Softwarekomponenten SWK können somit verschiedene Softwarefunktionen ausführen. Die Gateways 4B des IIoT-Netzwerkes 4 ermöglichen beispielsweise kleineren Feldgeräten 4A, die nicht SDN-fähig sind, über SDN-fähige Geräte eines SDN-Netzwerkes 3 mit einem Backend 2 zu kommunizieren.
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3 zeigt die Situation, in der eine oder mehrere Softwarekomponenten auf dem IIoT-Gateway 4B des Netzwerkes 4 installiert worden ist. Die IIoT-Feldgeräte 4A, beispielsweise Sensoren, liefern Sensordaten über das Gateway 4B sowie die SDN-fähigen Geräte 3B, 3C zu einem Zielgerät 2C bzw. einer Zielapplikation zur Verarbeitung der Daten, beispielsweise der Sensordaten. Weiterhin ist es möglich, dass sich das Zielgerät auch in dem Kommunikationsnetzwerk 3 befindet. Weiterhin können die von den IIoT-Feldgeräten 4A stammenden Daten sowohl zu Zielgeräten 2C innerhalb des Backends 2 als auch zu Datenverarbeitungsgeräten bzw. Zielgeräten des Kommunikationsnetzwerkes 3 übertragen werden. Hierzu erfolgt ein Update der Datenflussregeln der SDN-fähigen Geräte 3A, 3B, 3C innerhalb des Kommunikationsnetzwerkes 3 entsprechend einem Update von Datenflussregeln, die in der ursprünglich übertragenen Konfigurations-Update-Instruktion KUI enthalten sind. Bestehende Datenflussregeln können beispielsweise geändert werden. Weiter ist es auch möglich, neue zusätzliche Datenflussregeln innerhalb der Konfigurations-Update-Instruktion KUI zu übertragen. Darüber hinaus ist es möglich, bestehende Datenflussregeln zu deaktivieren.
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Wie in 3 dargestellt, liefern die Feldgeräte 4A, die auch von unterschiedlichen Herstellern stammen können, Daten durch die implementierte Softwarefunktionalität über das SDN-Kommunikationsnetzwerk 3 an eine entsprechende Applikation in dem Backend bzw. der Cloud 2. Auf diese Weise können die IIoT-Feldgeräte 4A und deren Verhalten (beispielsweise Datenbankbreite aufgrund einer Sampling-Rate) durch den SDN-Controller 2A aufgrund der auf dem Gateway 4B installierten Softwarekomponente SWK verwaltet bzw. gesteuert werden. Die installierte Softwarekomponente SWK bietet geeignete Interfaces für die IIoT-Feldgeräte 4A, sodass die Kommunikation auf transparente Weise zu der Cloud-Applikation erfolgen kann, welche beispielsweise die durch die IIoT-Feldgeräte 4A generierten Daten empfängt und verarbeitet. Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren und System ist es möglich, die Gerätesemantik, d.h. Konfigurationsparameter, mit Regeln und/oder Datenstrukturen dynamisch auszutauschen, sodass das IIoT-Netzwerk 4 in einfacher Weise und herstellerunabhängig implementiert werden kann, ohne dass eine Vorkonfiguration erforderlich ist. Das IIoT-Netzwerk 4 kann in unterschiedlichen Anlagen oder Anwendungen vorgesehen sein, beispielsweise im Gesundheitsbereich, im Energieversorgungswesen oder im Bereich des Verkehrs bzw. der Logistik. Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren ist es möglich, Feldgeräte von unterschiedlichen Herstellern zu integrieren. Der erfindungsgemäße Setup-Mechanismus erlaubt es, Geräte von unterschiedlichen Herstellern bzw. unterschiedlichen Interfaces mit einer Softwarefunktionalität zu versehen und einen entsprechenden Datenaustausch zu ermöglichen, beispielsweise durch Konvertierung von Protokollen oder Datenstrukturen auf dem IIoT-Gateway. Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren ist es zudem möglich, Feldgeräte und IIoT-Geräte eines industriellen Netzwerkes 4 in SDN-fähige Netzwerke 3 zu integrieren, ohne dass die Feldgeräte 4A selbst SDN-fähig sein müssen. Das erfindungsgemäße Verfahren erlaubt eine Remote-Konfiguration sowie ein Rollout mithilfe einer Konfigurations-Update-Instruktion KUI, die von einem einzelnen SDN-Controller 2A des Backends 2 stammt. Es kann auch sein, dass mehrere SDN Controller ein Netz steuern - dabei ist gewöhnlich einer der Master und die anderen arbeiten als Backup. Die weitere Implementierung von Softwarekomponenten SWK kann durch den SDN-Controller 2A gemanagt bzw. verwaltet werden, ohne dass lokale Nutzer entsprechende Applikationen implementieren müssen. Das erfindungsgemäße Verfahren kann für verschiedene Netzwerk-Setups verwendet werden, einschließlich Firewall-geschützter Segmente NAT. Es werden durch das erfindungsgemäße Verfahren verschiedene aktive und passive Implementierungsmechanismen unterstützt, beispielsweise ein asynchroner Pull-Mechanismus oder ein direkter Download oder eine Installierung von vorinstallierten Softwaremodulen. Der Einsatz von Softwarekomponenten SWK erlaubt eine flexible Handhabe der Daten. Beispielsweise kann eine On-Demand oder dynamische Verarbeitung der Daten erfolgen. Weiterhin kann die Datenübertragung optimiert werden oder Rohdaten zur Detektion bzw. Erkennung von Ereignissen transformiert werden.
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Weiterhin bietet das erfindungsgemäße Verfahren eine Optimierung der Ressourcenverwendung. Da Softwarekomponenten SWK bei Bedarf (on demand) implementiert bzw. deployed werden, können Ressourcen in effizienter Weise genutzt werden, beispielsweise durch Time Multiplexing, d.h. die Softwarekomponente SWK wird nur aktiviert, wenn sie benötigt wird. Die zur Verfügung stehenden Ressourcen werden somit in möglichst effizienter Weise genutzt. Diese Ressourcen umfassen Datenverarbeitungsressourcen, Speicherressourcen sowie Kommunikationsressourcen.
