Seminar ThingsBoard Intensivseminar – Connectivity, Gateway und Edge

Das fünftägige Intensivseminar bündelt alle Themen der Geräte- und Standortanbindung. Direkte Protokolle, Credentials, Provisioning, Telemetrie, Attribute, RPC, OTA, IoT Gateway, industrielle Connectoren, Edge-Installation, lokale Verarbeitung, Offline-Pufferung, Synchronisation, Security, Diagnose und Flottenbetrieb werden in einem durchgängigen Connectivity-Pfad umgesetzt.

Inhaltsverzeichnis

• Lernziele und fachliche Einordnung.
• Schrittweise Seminarinhalte.
• Praxisübungen und Laborszenarien.
• Zielgruppe und Voraussetzungen.
• Didaktik und Arbeitsweise.

Lernziele

• Eine vollständige Connectivity-Architektur für direkte Geräte, industrielle Quellen, Gateways und Edge-Standorte planen.
• Geräte sicher provisionieren, authentisieren und mit Telemetrie, Attributen, RPC und OTA betreiben.
• Modbus, OPC UA, BACnet, MQTT und REST über das IoT Gateway integrieren.
• Edge-Standorte lokal reaktionsfähig, offline-fähig und konsistent synchronisiert betreiben.
• Connectivity-Flotten durch Security, Monitoring, Diagnose, Updates, Recovery und Runbooks professionalisieren.

Schrittweise Seminarinhalte

1. Connectivity-Zielbild und Protokollstrategie

Schwerpunkt: Geräteklassen, MQTT, HTTP, CoAP, LwM2M, SNMP, Gateway, Edge, OT-Protokolle, Netzrestriktionen, Latenz, Bandbreite und Verantwortlichkeiten.

1. Ausgangslage, Schutzbedarf, technische Randbedingungen und Abnahmekriterien für den Themenblock „Connectivity-Zielbild und Protokollstrategie“ erfassen.
2. Relevante Komponenten, Entitäten, Rollen, Schnittstellen und Abhängigkeiten anhand von Geräteklassen, MQTT, HTTP, CoAP, LwM2M, SNMP, Gateway, Edge, OT-Protokolle, Netzrestriktionen, Latenz, Bandbreite und Verantwortlichkeiten modellieren.
3. Die erforderliche Konfiguration oder Prozessfolge in einer kontrollierten Laborumgebung schrittweise umsetzen und jeden Zwischenstand protokollieren.
4. Funktion, Berechtigungen, Datenfluss, Protokollierung, Fehlerverhalten und Grenzfälle mit definierten Positiv- und Negativtests prüfen.
5. Als Arbeitsergebnis eine vollständige Connectivity- und Standortarchitektur dokumentieren, fachlich abnehmen und in einen wiederholbaren Betriebs- oder Entwicklungsstandard überführen.

2. Geräteprofile, Credentials und Provisioning

Schwerpunkt: Device Profiles, Access Token, Basic Credentials, X.509, Provisioning Keys, Claiming, Bootstrap, Massenimport, Rotation und Deprovisionierung.

1. Ausgangslage, Schutzbedarf, technische Randbedingungen und Abnahmekriterien für den Themenblock „Geräteprofile, Credentials und Provisioning“ erfassen.
2. Relevante Komponenten, Entitäten, Rollen, Schnittstellen und Abhängigkeiten anhand von Device Profiles, Access Token, Basic Credentials, X.509, Provisioning Keys, Claiming, Bootstrap, Massenimport, Rotation und Deprovisionierung modellieren.
3. Die erforderliche Konfiguration oder Prozessfolge in einer kontrollierten Laborumgebung schrittweise umsetzen und jeden Zwischenstand protokollieren.
4. Funktion, Berechtigungen, Datenfluss, Protokollierung, Fehlerverhalten und Grenzfälle mit definierten Positiv- und Negativtests prüfen.
5. Als Arbeitsergebnis einen sicheren Geräte-Onboarding- und Credential-Prozess dokumentieren, fachlich abnehmen und in einen wiederholbaren Betriebs- oder Entwicklungsstandard überführen.

3. Telemetrie, Attribute und Datenqualität

Schwerpunkt: Zeitreihen, Shared und Client Attributes, Batch, Zeitstempel, Einheiten, Qualitätskennzeichen, Schema, Datenlücken und Upstream-Validierung.

1. Ausgangslage, Schutzbedarf, technische Randbedingungen und Abnahmekriterien für den Themenblock „Telemetrie, Attribute und Datenqualität“ erfassen.
2. Relevante Komponenten, Entitäten, Rollen, Schnittstellen und Abhängigkeiten anhand von Zeitreihen, Shared und Client Attributes, Batch, Zeitstempel, Einheiten, Qualitätskennzeichen, Schema, Datenlücken und Upstream-Validierung modellieren.
3. Die erforderliche Konfiguration oder Prozessfolge in einer kontrollierten Laborumgebung schrittweise umsetzen und jeden Zwischenstand protokollieren.
4. Funktion, Berechtigungen, Datenfluss, Protokollierung, Fehlerverhalten und Grenzfälle mit definierten Positiv- und Negativtests prüfen.
5. Als Arbeitsergebnis einen standardisierten Geräte-Datenvertrag dokumentieren, fachlich abnehmen und in einen wiederholbaren Betriebs- oder Entwicklungsstandard überführen.

4. RPC und bidirektionale Steuerung

Schwerpunkt: One-Way und Two-Way RPC, Request-ID, Timeout, Geräteofflinezustand, Bestätigung, Rückmeldung, Berechtigungen, Audit und Fehlerpfad.

1. Ausgangslage, Schutzbedarf, technische Randbedingungen und Abnahmekriterien für den Themenblock „RPC und bidirektionale Steuerung“ erfassen.
2. Relevante Komponenten, Entitäten, Rollen, Schnittstellen und Abhängigkeiten anhand von One-Way und Two-Way RPC, Request-ID, Timeout, Geräteofflinezustand, Bestätigung, Rückmeldung, Berechtigungen, Audit und Fehlerpfad modellieren.
3. Die erforderliche Konfiguration oder Prozessfolge in einer kontrollierten Laborumgebung schrittweise umsetzen und jeden Zwischenstand protokollieren.
4. Funktion, Berechtigungen, Datenfluss, Protokollierung, Fehlerverhalten und Grenzfälle mit definierten Positiv- und Negativtests prüfen.
5. Als Arbeitsergebnis einen sicheren Geräte-Kommandokanal dokumentieren, fachlich abnehmen und in einen wiederholbaren Betriebs- oder Entwicklungsstandard überführen.

5. OTA und Geräteflotten-Lifecycle

Schwerpunkt: Firmware, Software, Packages, Versionen, Prüfsumme, Profile, Pilot, Rolloutwellen, Status, Abbruch, Rollback, Inventar und Geräteersatz.

1. Ausgangslage, Schutzbedarf, technische Randbedingungen und Abnahmekriterien für den Themenblock „OTA und Geräteflotten-Lifecycle“ erfassen.
2. Relevante Komponenten, Entitäten, Rollen, Schnittstellen und Abhängigkeiten anhand von Firmware, Software, Packages, Versionen, Prüfsumme, Profile, Pilot, Rolloutwellen, Status, Abbruch, Rollback, Inventar und Geräteersatz modellieren.
3. Die erforderliche Konfiguration oder Prozessfolge in einer kontrollierten Laborumgebung schrittweise umsetzen und jeden Zwischenstand protokollieren.
4. Funktion, Berechtigungen, Datenfluss, Protokollierung, Fehlerverhalten und Grenzfälle mit definierten Positiv- und Negativtests prüfen.
5. Als Arbeitsergebnis einen vollständigen OTA- und Flottenbetriebsstandard dokumentieren, fachlich abnehmen und in einen wiederholbaren Betriebs- oder Entwicklungsstandard überführen.

6. IoT-Gateway-Architektur und Installation

Schwerpunkt: Gateway-Prozess, Connectoren, Konverter, Linux oder Container, Plattformverbindung, TLS, Servicebetrieb, Logs, Versionen und Standortnetz.

1. Ausgangslage, Schutzbedarf, technische Randbedingungen und Abnahmekriterien für den Themenblock „IoT-Gateway-Architektur und Installation“ erfassen.
2. Relevante Komponenten, Entitäten, Rollen, Schnittstellen und Abhängigkeiten anhand von Gateway-Prozess, Connectoren, Konverter, Linux oder Container, Plattformverbindung, TLS, Servicebetrieb, Logs, Versionen und Standortnetz modellieren.
3. Die erforderliche Konfiguration oder Prozessfolge in einer kontrollierten Laborumgebung schrittweise umsetzen und jeden Zwischenstand protokollieren.
4. Funktion, Berechtigungen, Datenfluss, Protokollierung, Fehlerverhalten und Grenzfälle mit definierten Positiv- und Negativtests prüfen.
5. Als Arbeitsergebnis eine funktionsfähige Gateway-Produktionsbasis dokumentieren, fachlich abnehmen und in einen wiederholbaren Betriebs- oder Entwicklungsstandard überführen.

7. Modbus und OPC UA

Schwerpunkt: Register, Datentypen, Byte-Reihenfolge, Polling, Schreiben, OPC-UA-Endpunkte, Zertifikate, Nodes, Subscriptions, Methoden und Reconnect.

1. Ausgangslage, Schutzbedarf, technische Randbedingungen und Abnahmekriterien für den Themenblock „Modbus und OPC UA“ erfassen.
2. Relevante Komponenten, Entitäten, Rollen, Schnittstellen und Abhängigkeiten anhand von Register, Datentypen, Byte-Reihenfolge, Polling, Schreiben, OPC-UA-Endpunkte, Zertifikate, Nodes, Subscriptions, Methoden und Reconnect modellieren.
3. Die erforderliche Konfiguration oder Prozessfolge in einer kontrollierten Laborumgebung schrittweise umsetzen und jeden Zwischenstand protokollieren.
4. Funktion, Berechtigungen, Datenfluss, Protokollierung, Fehlerverhalten und Grenzfälle mit definierten Positiv- und Negativtests prüfen.
5. Als Arbeitsergebnis eine getestete industrielle Modbus- und OPC-UA-Integration dokumentieren, fachlich abnehmen und in einen wiederholbaren Betriebs- oder Entwicklungsstandard überführen.

8. BACnet, MQTT und REST

Schwerpunkt: BACnet-Objekte, Discovery, COV, MQTT-Topics, QoS, dynamische Geräte, REST-Polling, Authentisierung, Pagination, Downlink und Fehlercodes.

1. Ausgangslage, Schutzbedarf, technische Randbedingungen und Abnahmekriterien für den Themenblock „BACnet, MQTT und REST“ erfassen.
2. Relevante Komponenten, Entitäten, Rollen, Schnittstellen und Abhängigkeiten anhand von BACnet-Objekte, Discovery, COV, MQTT-Topics, QoS, dynamische Geräte, REST-Polling, Authentisierung, Pagination, Downlink und Fehlercodes modellieren.
3. Die erforderliche Konfiguration oder Prozessfolge in einer kontrollierten Laborumgebung schrittweise umsetzen und jeden Zwischenstand protokollieren.
4. Funktion, Berechtigungen, Datenfluss, Protokollierung, Fehlerverhalten und Grenzfälle mit definierten Positiv- und Negativtests prüfen.
5. Als Arbeitsergebnis eine mehrprotokollfähige Gateway-Connector-Strecke dokumentieren, fachlich abnehmen und in einen wiederholbaren Betriebs- oder Entwicklungsstandard überführen.

9. Edge-Architektur und sichere Kopplung

Schwerpunkt: zentrale Plattform, Edge-Instanz, Synchronisationsscope, TLS, Edge-Credentials, Entitäten, Rule Chains, Dashboards, lokale Nutzer und Vertrauensgrenzen.

1. Ausgangslage, Schutzbedarf, technische Randbedingungen und Abnahmekriterien für den Themenblock „Edge-Architektur und sichere Kopplung“ erfassen.
2. Relevante Komponenten, Entitäten, Rollen, Schnittstellen und Abhängigkeiten anhand von zentrale Plattform, Edge-Instanz, Synchronisationsscope, TLS, Edge-Credentials, Entitäten, Rule Chains, Dashboards, lokale Nutzer und Vertrauensgrenzen modellieren.
3. Die erforderliche Konfiguration oder Prozessfolge in einer kontrollierten Laborumgebung schrittweise umsetzen und jeden Zwischenstand protokollieren.
4. Funktion, Berechtigungen, Datenfluss, Protokollierung, Fehlerverhalten und Grenzfälle mit definierten Positiv- und Negativtests prüfen.
5. Als Arbeitsergebnis eine abgesicherte Cloud-Edge-Kopplung dokumentieren, fachlich abnehmen und in einen wiederholbaren Betriebs- oder Entwicklungsstandard überführen.

10. Lokale Verarbeitung und Offline-Betrieb

Schwerpunkt: lokale Rule Engine, Alarme, RPC, Integrationen, Datenbank, Queue, WAN-Ausfall, Pufferung, Datenvolumen, Backpressure und lokale Bedienung.

1. Ausgangslage, Schutzbedarf, technische Randbedingungen und Abnahmekriterien für den Themenblock „Lokale Verarbeitung und Offline-Betrieb“ erfassen.
2. Relevante Komponenten, Entitäten, Rollen, Schnittstellen und Abhängigkeiten anhand von lokale Rule Engine, Alarme, RPC, Integrationen, Datenbank, Queue, WAN-Ausfall, Pufferung, Datenvolumen, Backpressure und lokale Bedienung modellieren.
3. Die erforderliche Konfiguration oder Prozessfolge in einer kontrollierten Laborumgebung schrittweise umsetzen und jeden Zwischenstand protokollieren.
4. Funktion, Berechtigungen, Datenfluss, Protokollierung, Fehlerverhalten und Grenzfälle mit definierten Positiv- und Negativtests prüfen.
5. Als Arbeitsergebnis einen autonomen lokalen Betriebsprozess dokumentieren, fachlich abnehmen und in einen wiederholbaren Betriebs- oder Entwicklungsstandard überführen.

11. Rücksynchronisation und Konfliktbehandlung

Schwerpunkt: Backlog, Reihenfolge, Bandbreite, Zeitstempel, Attributverantwortung, Duplikate, gleichzeitige Änderungen, Priorität, Vollständigkeit und Audit.

1. Ausgangslage, Schutzbedarf, technische Randbedingungen und Abnahmekriterien für den Themenblock „Rücksynchronisation und Konfliktbehandlung“ erfassen.
2. Relevante Komponenten, Entitäten, Rollen, Schnittstellen und Abhängigkeiten anhand von Backlog, Reihenfolge, Bandbreite, Zeitstempel, Attributverantwortung, Duplikate, gleichzeitige Änderungen, Priorität, Vollständigkeit und Audit modellieren.
3. Die erforderliche Konfiguration oder Prozessfolge in einer kontrollierten Laborumgebung schrittweise umsetzen und jeden Zwischenstand protokollieren.
4. Funktion, Berechtigungen, Datenfluss, Protokollierung, Fehlerverhalten und Grenzfälle mit definierten Positiv- und Negativtests prüfen.
5. Als Arbeitsergebnis einen getesteten Wiederverbindungs- und Konsistenzprozess dokumentieren, fachlich abnehmen und in einen wiederholbaren Betriebs- oder Entwicklungsstandard überführen.

12. Security, Monitoring und Recovery

Schwerpunkt: Netzsegmentierung, Zertifikate, Secrets, Logs, Verbindungsstatus, Queue-Rückstände, Remote-Diagnose, Updatewellen, Backup, Standorttausch und Notfall.

1. Ausgangslage, Schutzbedarf, technische Randbedingungen und Abnahmekriterien für den Themenblock „Security, Monitoring und Recovery“ erfassen.
2. Relevante Komponenten, Entitäten, Rollen, Schnittstellen und Abhängigkeiten anhand von Netzsegmentierung, Zertifikate, Secrets, Logs, Verbindungsstatus, Queue-Rückstände, Remote-Diagnose, Updatewellen, Backup, Standorttausch und Notfall modellieren.
3. Die erforderliche Konfiguration oder Prozessfolge in einer kontrollierten Laborumgebung schrittweise umsetzen und jeden Zwischenstand protokollieren.
4. Funktion, Berechtigungen, Datenfluss, Protokollierung, Fehlerverhalten und Grenzfälle mit definierten Positiv- und Negativtests prüfen.
5. Als Arbeitsergebnis ein integriertes Connectivity-, Gateway- und Edge-Betriebshandbuch dokumentieren, fachlich abnehmen und in einen wiederholbaren Betriebs- oder Entwicklungsstandard überführen.

Praxisübungen und Laborszenarien

• Direkte Anbindung eines simulierten Geräts mit Provisioning, Telemetrie, RPC und OTA.
• Aufbau einer Gateway-Instanz mit mindestens zwei unterschiedlichen Connectoren.
• Mapping industrieller Daten und Umsetzung eines sicheren Downlink-Befehls.
• Installation einer Edge-Instanz mit lokaler Rule Chain und Dashboard.
• Simulation von WAN-Ausfall, Pufferung, Rücksynchronisation und Konfliktfall.
• Durchführung einer Security-, Diagnose- und Recovery-Übung für einen Standort.

Zielgruppe und Voraussetzungen

Zielgruppe: IoT- und Edge-Architektur, Embedded Engineering, OT-Integration, Plattformbetrieb, Automatisierungstechnik, Netzwerk und Security Engineering.

Voraussetzungen: Gute Netzwerk-, Linux-, JSON- und IoT-Protokollkenntnisse sowie grundlegende ThingsBoard-Erfahrung; Kenntnisse mindestens eines industriellen Protokolls sind hilfreich.

Didaktik und Arbeitsweise

Kurze Fachimpulse werden unmittelbar durch Demonstrationen, strukturierte Konfigurationsschritte, praktische Übungen und kontrollierte Fehlerfälle vertieft. Jede Übung verwendet definierte Ausgangswerte, Prüfpunkte und Dokumentationsanforderungen. Dadurch entstehen nachvollziehbare Abläufe, die sich auf Entwicklungs-, Test- und Produktionsumgebungen übertragen lassen.