Azure IoT Hub - Zentrale IoT-Plattform für Geräteverwaltung

Azure IoT Hub ist eine verwaltete Cloud-Plattform für bidirektionale Kommunikation zwischen IoT-Anwendungen und Millionen von Geräten. Der Service bietet Device Management, sichere Authentifizierung und Integration mit Azure-Analytics-Services.

Was ist Azure IoT Hub?

Azure IoT Hub fungiert als zentraler Message Broker zwischen IoT-Geräten und Cloud-Anwendungen. Im Gegensatz zu generischen Messaging-Services wie Event Hubs oder Service Bus ist IoT Hub speziell für IoT-Szenarien entwickelt:

• Bidirektionale Kommunikation: Geräte senden Telemetrie (Device-to-Cloud), das Backend kann Befehle zurücksenden (Cloud-to-Device)
• Device Management: Provisionierung, Firmware-Updates, Konfiguration über Device Twins
• Edge Computing: Integration mit Azure IoT Edge für lokale Datenverarbeitung
• Sicherheit: Per-Device-Authentifizierung mit X.509-Zertifikaten oder SAS-Tokens

Ein typisches IoT Hub-Setup besteht aus:

1. Devices (Sensoren, Aktoren, Gateways) senden Daten über MQTT/AMQP/HTTPS
2. IoT Hub empfängt Nachrichten und routet sie an Backend-Services
3. Backend (Azure Functions, Stream Analytics, Logic Apps) verarbeitet Daten
4. Storage/Analytics (Cosmos DB, Synapse, Power BI) speichert und visualisiert Daten

IoT Hub vs. Event Hubs vs. IoT Central

Microsoft bietet drei Services für IoT-Szenarien. Die Wahl hängt von Anforderungen ab:

IoT Hub wählen, wenn:

• Bidirektionale Kommunikation erforderlich ist
• Device Management (Firmware-Updates, Twins) benötigt wird
• Custom Backend-Logik erforderlich ist

Event Hubs wählen, wenn:

• Nur Device-to-Cloud Streaming (keine Commands)
• Sehr hoher Throughput (> 1 Million Events/Sekunde)
• Devices sind keine IoT-Geräte (z.B. Logs, App-Events)

IoT Central wählen, wenn:

• SaaS-Lösung ohne Entwicklungsaufwand
• Vordefinierte Device-Templates ausreichen
• Schnelle Proof-of-Concepts

Typische Anwendungsfälle

Predictive Maintenance in der Industrie

Sensoren an Maschinen senden kontinuierlich Vibrations-, Temperatur- und Betriebsdaten an IoT Hub. Azure Stream Analytics erkennt Anomalien, Machine Learning-Modelle prognostizieren Ausfälle.

Beispiel: Ein Maschinenbauer überwacht weltweit installierte CNC-Fräsen. Sensoren melden Spindeldrehzahl und Temperatur. Bei Abweichungen alarmiert das System Techniker, bevor teure Ausfälle auftreten.

Smart Building und Energiemanagement

Gebäudesensoren (HVAC, Beleuchtung, Occupancy) senden Daten an IoT Hub. Das Backend optimiert Energieverbrauch durch intelligente Steuerung.

Beispiel: Ein Bürogebäude nutzt IoT Hub für 500 Sensoren. Occupancy-Sensoren erkennen leere Räume, HVAC-Systeme schalten automatisch ab. Energieverbrauch sinkt um 30%.

Connected Vehicles

Fahrzeuge senden Telemetrie (GPS, Geschwindigkeit, Fehlercodes) an IoT Hub. Flottenbetreiber analysieren Fahrerverhalten, optimieren Routen und planen Wartungen.

Beispiel: Ein Logistikunternehmen trackt 1.000 LKWs. IoT Hub empfängt alle 30 Sekunden GPS-Daten. Echtzeit-Dashboard zeigt Positionen, verbleibende Fahrtzeit und Kraftstoffverbrauch.

Medizinische IoT-Geräte

Tragbare Gesundheitsgeräte (Herzfrequenzmesser, Glukosesensoren) senden Patientendaten sicher an IoT Hub. Ärzte werden bei kritischen Werten alarmiert.

Beispiel: Eine Diabetes-Klinik überwacht 500 Patienten mit kontinuierlichen Glukosemonitoren. Werte werden alle 5 Minuten an IoT Hub gesendet. Bei Hypo-/Hyperglykämie erhalten Patienten Push-Benachrichtigungen.

Device Twins und Cloud-to-Device Messaging

Ein zentrales Feature von IoT Hub sind Device Twins, JSON-Dokumente für Gerätezustand:

{
  "deviceId": "sensor-42",
  "properties": {
    "desired": {
      "telemetryInterval": 60,
      "firmwareVersion": "2.1.0"
    },
    "reported": {
      "telemetryInterval": 30,
      "firmwareVersion": "2.0.5",
      "batteryLevel": 87
    }
  }
}

Desired Properties werden vom Backend gesetzt (z.B. “Update auf Firmware 2.1.0”). Das Gerät empfängt die Änderung, führt sie aus und meldet den neuen Zustand in Reported Properties. Dies ermöglicht asynchrones Device Management ohne Echtzeitverbindung.

Cloud-to-Device Messaging ermöglicht direkte Befehle:

• Cloud-to-Device Messages: Asynchrone Nachrichten (z.B. “Alarm ausschalten”)
• Direct Methods: Synchrone RPC-Calls (z.B. “Lese aktuellen Sensorwert”)
• File Upload: Geräte laden große Dateien (Logs, Bilder) in Azure Blob Storage

Integration mit Azure IoT Edge

Azure IoT Edge erweitert IoT Hub um lokale Datenverarbeitung:

Ohne Edge: Alle Daten werden in die Cloud gesendet (teuer, latenzbehaftet).

Mit Edge: Edge-Geräte (z.B. Industrial PCs) führen Logik lokal aus:

• Stream Analytics-Module filtern Daten (nur Anomalien in die Cloud)
• AI-Modelle (z.B. Computer Vision) laufen auf Edge-Hardware
• Custom Code (Docker-Container) für geschäftsspezifische Logik

Edge-Geräte synchronisieren sich mit IoT Hub, arbeiten aber offline weiter. Sobald Verbindung besteht, werden Daten hochgeladen.

Beispiel: Eine Ölraffinerie nutzt Edge-Geräte mit Computer Vision, um Lecks an Pipelines zu erkennen. Bilder werden lokal analysiert, nur Alerts an IoT Hub gesendet (90% weniger Bandbreite).

Häufig gestellte Fragen zu Azure IoT Hub

Was ist der Unterschied zwischen IoT Hub und Event Hubs?

IoT Hub ist spezialisiert auf bidirektionale Kommunikation mit IoT-Geräten und bietet Device Management (Twins, Provisioning, Firmware-Updates). Event Hubs ist ein generischer Event-Streaming-Service ohne IoT-spezifische Features. IoT Hub nutzt intern Event Hubs für Device-to-Cloud-Messaging, bietet aber zusätzlich Cloud-to-Device-Messaging, Direct Methods und Device Twins.

Kann ich IoT Hub mit Azure IoT Edge kombinieren?

Ja, Azure IoT Edge erweitert IoT Hub um Edge Computing. Edge-Geräte führen Logik lokal aus (offline-fähig), während IoT Hub als zentrale Cloud-Komponente für Management und Aggregation dient. Edge-Module können KI-Modelle, Stream Analytics oder Custom Code ausführen.

Welche Protokolle unterstützt IoT Hub?

IoT Hub unterstützt MQTT, MQTT over WebSockets, AMQP, AMQP over WebSockets und HTTPS. MQTT ist für constrained devices (low bandwidth), AMQP für Enterprise-Messaging optimiert, HTTPS für Firewall-Szenarien.

Wie skaliert IoT Hub?

IoT Hub skaliert auf Millionen simultaner Device-Verbindungen. Im Standard Tier wählen Sie Units (S1, S2, S3) basierend auf Message-Durchsatz. Jede S1-Unit unterstützt 400.000 Nachrichten/Tag, S3 bis zu 300 Millionen. Horizontal skalieren Sie durch Hinzufügen von Units.

Was kostet Azure IoT Hub?

IoT Hub bietet zwei Pricing-Modelle: Basic (nur D2C, günstiger) und Standard (volle Features). Im Standard Tier zahlen Sie pro Unit und Tier (S1/S2/S3). S1 kostet ca. $25/Monat für 400.000 Nachrichten/Tag. Zusätzliche Nachrichten kosten extra. Basic ist deutlich günstiger, hat aber keine Cloud-to-Device-Features.

Wie sichere ich IoT-Geräte gegen unbefugten Zugriff?

IoT Hub nutzt per-device Authentication über X.509-Zertifikate oder SAS-Tokens. Jedes Gerät hat eigene Credentials. Verbindungen laufen über TLS. Zusätzlich kann Azure Device Provisioning Service (DPS) für Zero-Touch-Provisioning genutzt werden. Private Endpoints verhindern öffentliche Erreichbarkeit.

Kann ich IoT Hub DSGVO-konform betreiben?

Ja, durch Hosting in EU-Regionen (West Europe, North Europe) erfüllt IoT Hub GDPR-Anforderungen. Sie müssen sicherstellen, dass Geräte-Telemetrie keine personenbezogenen Daten enthält, oder entsprechende Einwilligungen einholen. Microsoft bietet Data Processing Agreements.

Was sind Device Twins und wofür nutze ich sie?

Device Twins sind JSON-Dokumente, die den Gerätezustand speichern. Sie haben ‘desired properties’ (vom Backend gesetzt) und ‘reported properties’ (vom Gerät gemeldet). Beispiel: Backend setzt ‘desired temperature: 22°C’, Gerät meldet ‘reported temperature: 21.5°C’. Twins ermöglichen Zustandssynchronisierung ohne Echtzeitverbindung.

Integration mit innFactory

Als Microsoft Azure Partner unterstützt innFactory Sie bei der Implementierung von Azure IoT Hub. Wir helfen bei IoT-Architektur, Device-Provisioning, Edge-Computing-Szenarien und Integration mit Azure Analytics.

Kontaktieren Sie uns für eine unverbindliche Beratung zu Azure IoT Hub und Microsoft Azure.