M2M@Work: Leistungsfähigkeit von Internetzugangstechnologien für zuverlässige M2M-Anwendungen

Ausgangssituation

Der automatisierte Informationsaustausch zwischen elektrotechnischen Geräten und Maschinen wird allgemein als Machine-To-Machine (M2M)-Kommunikation bezeichnet. Die Anwendungsfelder sind sehr weit gestreut und reichen von wassertechnischen Anlagen (z.B. Pumpstationen), Wettererfassungssystemen, Produktionsprozessüberwachungen bis hin zur Steuerung von Energienetzen und Flottenmanagementsystemen. Aufgrund der geografischen Entfernung wird häufig das Internet als Kommunikationsnetz genutzt, um die Maschinen zu verbinden. Mit der damit stark zunehmenden Verbreitung von IP-basierten Kommunikationssystemen für M2M-Anwendungen mit unterschiedlichen Internet-Zugangstechnologien stellen sich Fragen nach der Zuverlässigkeit und die mit den Protokollen und eingesetzten Technologien verbundenen Risiken. Oft ist bei auftretenden Problemen unklar, ob die Ursache das Protokoll, das Netz, die Komponente oder die jeweilige Konfiguration ist. Bei den Zugangstechnologien wird den Mobilfunknetzen eine wachsende Bedeutung beigemessen, da zwischenzeitlich zum einen eine hohe Netzabdeckung und kostengünstige Tarife für die Datendienste, sowie zum anderen entsprechende Schnittstellen für die Integration der Endgeräte zur Verfügung stehen. So werden beispielsweise im Bereich der Versorgungswirtschaft (z.B. Energie, Gas, Wasser) verteilte Zählerstationen, Brunnen, Pumpen oder Übergabestationen per Mobilfunk an eine zentrale Leitwarte gekoppelt. Die verwendeten Protokolle zur Datenübertragung wurden bisher jedoch überwiegend für Standleitungen eingesetzt. Im Mobilfunk kommt es jedoch häufig zu Datenverlusten oder Verbindungsabbrüchen.


Ziele

In diesem Projekt soll untersucht werden, wie sich etablierte Protokolle über Mobilfunknetze im Hinblick auf ihre Zuverlässigkeit verhalten. Dabei soll ermittelt werden, unter welchen Randbedingungen die auf den Protokollen aufbauenden Anwendungen noch zuverlässig funktionieren. Ein weiteres Ziel wird es sein, adaptive Anwendungen zu erstellen, die sich in ihrem Verhalten den Eigenschaften der Datenverbindung anpassen. 


Durchführung

Zur Bewertung der Protokolle und des Anwendungsverhaltens werden Leistungsuntersuchungen an Mobilfunknetzen durchgeführt. Zum einen wird eine Teststrecke in einem realen Mobilfunknetz unter verschiedenen Parametern aufgebaut (ländliche/urbane Umgebung, 2G/3G/4G Netz). Hier lassen sich Tests unter Langzeitbedingungen durchführen, um externe Einflüsse wie Tageszeitabhängig oder Wettereinflüsse zu untersuchen. Zum anderen wird eine Labortestumgebung für verschiedene Mobilfunktechnologien aufgebaut, in der Tests unter reproduzierbaren Bedingungen durchgeführt werden können.