Mensch und Maschine in einem Ökosystem

Die Air-Prime-Embedded-Module sind speziell auf M2M-Herausforderungen zugeschnitten.Sierra Wireless

Vernetzte Geräte sind branchenübergreifend in vielfältigen Anwendungen mittlerweile der Standard. Die Integration der drahtlosen Kommunikation in nahezu jedes industriegerechte Gerät hat so bereits in der Automobilbranche in Form von vernetzten Fahrzeugen und im Bereich Energieversorgung mit intelligenten Stromzählern Einzug gehalten. Darüber hinaus existieren Lösungen für die Fernüberwachung, das Logistik- und Transportwesen, Sicherheitssysteme, Gesundheitswesen sowie das vernetzte Heim.

Eine M2M-Anwendung besteht im Allgemeinen aus einer integrierten Hardware-Lösung, die die drahtlose Verbindung mit dem Anwendungsprozessor und den Maschinenschnittstellen kombiniert, den Entwicklungstools und Application Frameworks, die fertige Softwarebausteine bieten, sowie einer Plattform für das Gerätemanagement und der Anwendungsentwicklung. Moderne Multicore-Module können mit einer zentralen Plattform verbunden werden und somit Tausende von M2M-Geräte managen. Der Standard einer M2M-Lösung, wie man sie in Stromzählern, mobilen Gesundheitsüberwachungsgeräten oder in einem vernetzten Automaten findet, ist eine Systemarchitektur mit einem drahtlosen Modem oder Modul für die Mobilfunkkommunikation. Zusätzliche Komponenten werden mithilfe einer Reihe von Schnittstellen für die Satelliten-Navigation via GPS eingesetzt, die mit dem verbundenen Gerät oder Sensor sowie mit dem Speicher kommunizieren, der die Anwendung hostet.

Trend geht zur Vorintegration

Original Equipment Manufacturer (OEM) brauchen eine stabile Plattform für moderne M2M-Anwendungen. Bisher stellen sie in Zusammenarbeit mit den Entwicklern aus einzelnen Komponenten das gesamte System zusammen. Der Trend geht jedoch zur Vorintegration, bei der die unterschiedlichen Hardware-Bestandteile mit integrierten Softwaremanagement-Tools kombiniert werden. Dabei werden neue Lösungen mit einer kompletten Systemarchitektur inklusive Mobilfunkverbindungen sowie einem dedizierten Mikroprozessor ausgestattet, der die M2M-Anwendung auf einem einzigen integrierten Multicore-Modul durchführt. Diese Vereinfachung hat bereits die Hersteller von Smartphones darin unterstützt, die Bauform ihrer Produkte zu verkleinern, die Leistung zu verbessern und die Materialkosten zu senken. Mit der Einführung von integrierten drahtlosen Multicore-Modulen können diese Vorteile auch auf den M2M-Markt übertragen werden.

Multicore-Kapazitäten ermöglichen  M2M-Ökosystem auf einem Modul

Ein vollständiges M2M-Ökosystem auf einem Modul verbessert die Anwendung für die OEMs. Sie können die Größe und den Energieaufwand der Lösungen verringern und gleichzeitig die Sicherheit und Zuverlässigkeit erhöhen. Dadurch reduzieren sich die Material- und Entwicklungskosten und die Einführung in den Markt kann beschleunigt werden. Zudem steigt im Vergleich zu einem gemeinsam genutzten Prozessor die Leistungsfähigkeit und OEMs können anspruchsvollere M2M-Anwendungen entwickeln, die mehr Rechenleistung, eine verbesserte Latenzzeit und die Anwendung in Echtzeit ermöglichen. Ein vorintegriertes Multicore-Modul braucht typischerweise weniger Platz als eine konventionelle Systemarchitektur. Dadurch können kleinere und effizientere M2M-Lösungen entwickelt werden.

Auch der Faktor Sicherheit spielt eine größere Rolle. Bei einer Lösung mit einem eigenständigen drahtlosen Modem und Micro-Controller müssen sich Entwickler auf eine Art Bus-Verbindung zwischen Prozessor und dem Modem verlassen. Das bietet Datendieben jedoch mögliche Angriffspunkte. Sobald die Komponenten in einen einzigen Chip integriert werden, kann diese Sicherheitslücke geschlossen werden. Etablierte Anbieter von drahtlosen Diensten, die ein vollständiges M2M-Ökosystem mit Systemarchitektur, Application Framework und einer Cloud-Plattform zur Verfügung stellen, können so einen höheren Sicherheitsstandard für alle Bereiche ihrer Lösung gewährleisten.

Die Air-Prime-Embedded-Module lassen sich einfach integrieren und programmieren.Sierra Wireless

Manche OEMs teilen für ihre M2M-Lösungen einen Prozessor, indem der Telekommunikationsprozessor im Modul als Micro-Controller für das gesamte System genutzt wird. Dieser Prozessor schöpft dabei seine Ressourcen nicht vollständig aus. Da sie normalerweise Chipsets nutzen – wie bei den 32-Bit- ARM-Prozessoren, die ursprünglich für Handys entwickelt wurden – stehen ihnen als Application-Prozessor oft mehrere MIPS (Millionen Instruktionen pro Sekunde) zur Verfügung, so dass kein Standalone-Prozessor mehr benötigt wird. Dies hat sich vor allem für Anwendungen bewährt, die weder in Echtzeit noch prozessintensiv arbeiten. Hier kann ein geteilter Prozessor der M2M-Anwendung ein kompakteres und effizienteres System bieten, Materialkosten senken und die Entwicklungszeit vermindern, da die Entwickler sich nur mit einem Prozessor beschäftigen, statt mehrere Prozessorkerne integrieren zu müssen.

Für Kunden, die eine höhere Prozessor-Leistung in Echtzeit benötigen und mit integrierten Multicore-Architekturen arbeiten, ist das Modell eines gemeinsam genutzten Prozessors allerdings nicht sinnvoll. Ein dedizierter Kern hat den Vorteil, dass die konsistenten und einplanbaren Prozessor-Ressourcen zu jeder Zeit verfügbar sind. Mit weniger separaten Komponenten, die zu verbinden und zu integrieren sind, sinkt die Anfälligkeit für Fehler. Die Integration selbst vereinfacht sich durch die vorintegrierte Hardware und Software sowie das Cloud-Management und Unternehmen sollten den zunehmenden Trend der Integration mit modularen, integrierten Multicore-Lösungen nutzen.

Schnelle Installation der Anwendungen

Das Open Application Framework bietet eine solide Reihe von M2M-Dokumentationen, mit der eine schnellere Installation der Anwendungen möglich ist, wobei die M2M-Cloud die Verwaltung der Daten übernimmt. Der Einsatz einer konsistenten Architektur erlaubt die Skalierung der M2M-Anwendung für Prozessorkerne von 2G- bis 4G-Netzwerken weltweit – unabhängig vom Markt, den der OEM bedient und davon, welche modernen integrierten Lösungen bereitstehen. Solange sich die integrierte Multicore-Architektur an einem Application Framework mit der Möglichkeit für einen Software-Upgrade orientiert, sind OEMs flexibel in der Entwicklung ihrer M2M-Anwendung.

(ah)