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Internet of Things (IoT) development platforms - A case of IBM Bluemix

  • The purpose of this research is to examine various existing cloud-based Internet of Things (IoT) development platforms and evaluate one platform (IBM Watson IoT) in detail using a use case scenario. Internet of Things IoT is an emerging technology that has a vision of interconnecting the virtual world (e.g. clouds, social networks) and the physical world (e.g. device, cars, fridge, people, animals) through the Internet technology. For example, the IoT concept of smart cities which has the objectives to improve the efficiency and development of business, social and cultural services in the city, can be achieved by using sensors, actuators, clouds and mobile devices (IEEE, 2015). A sensor (e.g. temperature sensor) in the building (global world) can send the real-time data to the IoT cloud platform (virtual world), where it can be monitored, stored, analysed, or used to trigger some action (e.g. turn on the cooling system in the building if temperature exceeds a threshold limit). Although, the IoT creates vast opportunities in different areas (e.g. transportation, healthcare, manufacturing industry), it also brings challenges such as standardisation, interoperability, scalability, security and privacy. In this research report, IoT concepts and related key issues are discussed. The focus of this research is to compare various cloud-based IoT platforms in order to understand the business and technical features they offer. The cloud-based IoT platforms from IBM, Google, Microsoft, PTC and Amazon have been studied. To design the research, the Design Science Research (DSR) methodology has been followed, and to model the real-time IoT system the IOT-A modelling approach has been used. The comparison of different cloud based IoT development platforms shows that all of the studied platforms provide basic IoT functionalities such as connecting the IoT devices to the cloud based IoT platform, collecting data from the IoT devices, data storage and data analytics. However, the IBM’s IoT platform appears to have an edge over the other platforms studied in this research because of the integrated run-time environment which also makes it more developer friendly. Therefore, IBM Watson IoT for Bluemix is selected for further examination of its capabilities. The IBM Watson IoT for Bluemix offerings include analytics, risk management, connect and information management. A use case was implemented to assess the capabilities that IBM Watson IoT platform offers. The digital artifacts (i.e. applications) are produced to evaluate the IBM’s IoT solution. The results show that IBM offers a very scalable, developer and deployment friendly IoT platform. Its cognitive, contextual and predictive analytics provide a promising functionality that can be used to gain insights from the IoT data transmitted by the sensors and other IoT devices.
  • Das Ziel dieser wissenschaftlichen Arbeit ist es, verschiedene vorhandene cloud-basierte Internet of Things (IoT) Entwicklungsplattformen zu untersuchen und hier im Speziellen eine Plattform (IBM Watson IoT) anhand eines Anwendungsfallszenarios detailliert zu untersuchen. Bei IoT handelt es sich um eine aufkommende Technologie mit der Vision, die virtuelle Welt (z.B. Clouds, soziale Netzwerke) und die physikalische Welt (z.B. Geräte, Autos, Kühlschrank, Menschen, Tiere) durch die Internettechnologie miteinander zu verknüpfen. Beispielsweise kann das IoT-Konzept von “smart cities”, welche das Ziel verfolgen, die Produktivität und die Geschäftsentwicklung sowie die sozialen und kulturellen Angebote in der Stadt zu verbessern, durch die Nutzung von Sensoren, Aktuatoren, Clouds und mobilen Geräten erreicht werden (IEEE, 2015). Ein Sensor (z.B. ein Temperatursensor) in einem Gebäude (globale Welt) kann Echtzeitdaten an die IoT Cloud-Plattform (virtuelle Welt) senden, wo sie überwacht, gespeichert und analysiert werden oder eine Aktion auslösen können (z.B. das Kühlsystem in einem Gebäude anschalten, wenn die Temperatur eine bestimmte Grenze überschreitet). Obwohl IoT viele Möglichkeiten in verschiedenen Bereichen schafft (z.B. Transportwesen, Gesundheitsversorgung, verarbeitende Industrie), bringt es auch Herausforderungen mit sich, wie z.B. die Standardisierung, Interoperabilität, Skalierbarkeit, Sicherheit und Privatsphäre. In diesem Bericht werden IoT Konzepte und verwandte Schlüsselprobleme behandelt. Der Fokus dieser wissenschaftlichen Untersuchung liegt in dem Vergleich verschiedener cloud-basierter IoT Plattformen, um die geschäftlichen Aspekte und die technischen Funktionen zu verstehen, die diese bieten. Die cloud-basierten IoT Plattformen von IBM, Google, Microsoft, PTC und Amazon wurden dabei untersucht. Für die Ausgestaltung dieser Arbeit wurde die Design Science Research (DSR) Methode verwendet; für die Nachbildung des Echtzeit-IoT Systems wurde die IOT-A modellig Methode verwendet. Der Vergleich verschiedener cloud-basierter IoT Entwicklungsplattformen zeigt, dass alle untersuchten Plattformen einfache IoT Funktionen bereitstellen, wie z.B. die Verbindung von IoT Geräten und der cloud-basierten IoT Plattform, das Sammeln von Daten von IoT Geräten, die Datenspeicherung und die Datenanalyse. Jedoch ist die IBM IoT Plattform den anderen Plattformen gegenüber aufgrund des integrierten Laufzeitsystems im Vorteil; dies macht sie zudem entwicklerfreundlich. Aus diesem Grund wurde die IBM Watson IoT für Bluemix für die weitere Untersuchung ihrer Einsatzmöglichkeiten ausgewählt. Das Angebot von IBM Watson IoT für Bluemix beinhalten Analytik, Risikomanagement, Verbindungs- und Informationsmanagement. Es wurde ein Anwendungsfall implementiert, um die Einsatzmöglichkeiten der IBM Watson IoT Plattform einzuschätzen. Die digitalen Artefakte (d.h. Anwendungen) wurden entwickelt, um die IoT Lösung von IBM zu bewerten. Die Ergebnisse zeigen, dass IBM eine skalierbare und entwickler- und einsetzungsfreundliche IoT Plattform bietet. Die enthaltene kognitive, kontextuelle und vorhersehbare Analytik erlaubt eine vielversprechende Funktionsweise, die Einblicke auf Basis der IoT Daten gewährt, die durch Sensoren oder andere IoT Geräte übertragen werden.

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  • Name: Pawan Kumar Matriculation no: 214202799 Subject: Master Thesis Supervisor: Prof. Dr Williams

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Metadaten
Author:Pawan Kumar
URN:urn:nbn:de:kola-13734
Referee:Susan P. Williams
Advisor:Susan P. Williams, Clara Greeven
Document Type:Master's Thesis
Language:English
Date of completion:2016/09/25
Date of publication:2016/09/28
Publishing institution:Universität Koblenz-Landau, Universitätsbibliothek
Granting institution:Universität Koblenz-Landau, Campus Koblenz, Fachbereich 4
Date of final exam:2016/09/16
Release Date:2016/09/28
Tag:IBM Bluemix; internet of things; iot development platforms
Number of pages:xi, 108
Institutes:Fachbereich 4 / Institut für Wirtschafts- und Verwaltungsinformatik
BKL-Classification:54 Informatik
Licence (German):License LogoEs gilt das deutsche Urheberrecht: § 53 UrhG