Erleichterte Entwicklung von M2M Applikationen
Alles für M2M aus einer Hand
Die Machine-to-Machine Kommunikation oder kurz M2M ist derzeit eines der heißesten Themen in der Elektronikindustrie. Weltweit und branchenübergreifend werden immer mehr M2M vernetzte Lösungen eingesetzt. Zunehmend basiert diese [auch] auf Embedded Computer Technologie. Kontron arbeitet deshalb mit den führenden M2M-Firmen zusammen, um für OEMs die Komplexität dieser Installationen zu reduzieren und so den Start von Smart-Services auf Basis von Cloud-Computing zu erleichtern. Speziell für Datenaggregation und Übermittlung von Edge Node- und Gateway-Devices am sogenannten Edge bzw. Übergang der Embedded Device Infrastruktur zur Telekommunikations-Infrastruktur hat Kontron in Zusammenarbeit mit Intel das Smart Services Developer Kit für M2M-Applikationen entwickelt.
Ob man jetzt den Prognosen von AT&T mit weltweit 50 Milliarden vernetzten Geräten glaubt oder den von IBM prognostizierten 1 Billion vernetzter Geräte bis 2015 – eines ist ganz sicher: M2M ist ein boomender Milliardenmarkt, erst möglich durch zunehmend leistungsfähigere und kostengünstigere Bandbreiten der Telekommunikation. Dieser Trend konfrontiert OEMs weltweit und industrieübergreifend mit neuen Möglichkeiten, aber auch neuen Herausforderungen. Oft auch als das Internet der Dinge (IOT) bezeichnet, erscheint der aktuelle M2M Markt sehr fragmentiert: Obwohl der Begriff M2M bereits seit mehr als zehn Jahren existiert und z.B. Kopierer schon deutlich früher, damals allerdings noch analoge Telefonverbindung aufbauen konnten, um Zählerstände zu übermitteln, geht Intel davon aus, dass es momentan nur rund 100 Millionen echte M2M Installationen gibt. Dabei gehen neue M2M Applikationen weit über die Nutzung als drahtlose Messdatensammler und Transmitter hinaus. Bisherige Installationen waren gekennzeichnet durch ein dediziertes Design hin auf exakt eine Applikation mit spezifischer Datenstruktur, Konnektivität und Software. Der Datenverkehr lief meist nur in eine Richtung: hin zum Datenintegrationspunkt. Zukünftig werden neue, multifunktionale und standardbasierte M2M-Geräte die bisherigen proprietären Systeme ablösen. Diese werden in beide Richtungen kommunizieren können. Betriebsrelevante Daten können damit direkt in die Geschäftsprozesse übertragen werden, um die Prozesse weiter zu rationalisieren und reaktionsschneller zu gestalten. Zudem reduzieren standardbasierte Installationen auf Basis von x86er Technologie die Abhängigkeit von einem einzelnen Hersteller, bieten mehr Intelligenz und ermöglichen auch einfacher zu skalierende Lösungen.
Ideales Klima für M2M
Diese Weiterentwicklung und flächendeckende Umsetzung von M2M Services wird durch eine Reihe von Faktoren begünstigt: Zum ersten ermöglichen neue Abrechnungsmodelle der Netzbetreiber ökonomische Geschäftsmodelle für den M2M Datenverkehr. Zweitens sinken die Kosten für 3G und 4G Modems. Drittens steigt damit auch die Verfügbarkeit von kosteneffizienten, standardbasierten M2M Systemen für Gateways oder auch für Mehrzweck-Systeme wie beispielsweise HMIs, was die Lösungsentwicklung und Installation deutlich vereinfacht. Darüber hinaus erleichtern auch neue Software für M2M OEMs die Entwicklung und Inbetriebnahme neuer, intelligenter M2M Services. Sie sind mittlerweile in mehreren Applikationsfeldern erprobt und bieten jetzt noch umfangreichere Funktionalitäten, die eine hohe Weiterverwendung auch in anderen Applikationen ermöglicht. Da Software zumeist den größten Anteil der Applikationsentwicklung ausmacht, reduzieren sich dadurch die Kosten und Entwicklungszeit für neue Installationen signifikant. Und nicht zuletzt können OEMs die zunehmend umfassenden Angebote der Teleservice-Provider nutzen, um kosteneffiziente M2M Lösungen über viele unterschiedliche vertikale Märkte hinweg anbieten zu können.
Neue M2M Lösungen verlangen nach mehr
Erste M2M Installationen mit x86er Technologie waren bislang auf den Energiesektor mit Smart-Metering ausgerichtet, was auch durch die Europäische Kommission für Smart Grids und Smart Metering Technologie begünstigt wurde. Die Anwendungsgebiete neuer M2M Services erstrecken sich allerdings noch über viele andere vertikale Märkte: So sind die Segmente Video-Infotainment und Fahrzeug-Telemetrie ein kommendes Wachstumsfeld. Ebenso werden Industrie- und Gebäude Automatisierung ein Schwerpunkt für neue M2M Installationen, wie auch der Medizinsektor, beispielsweise für das Patientenmonitoring, was die Pflege von Patienten zu Hause anstatt im Krankenhaus ermöglicht. Daraus ergibt sich eine große Bandbreite an Datenstrukturen, die übermittelt werden müssen. Und dies zudem über unterschiedliche Kommunikationskanäle, wie beispielsweise WLAN, 3G oder 4G WWAN (Wireless Wide Area Network) oder WPAN (Wireless personal Area Network). Zudem ist häufig mehr Intelligenz im M2M-Gerät gefordert, nicht nur aufgrund des höheren Datenverkehrs und der 2-Wege Kommunikation, sondern auch weil die Geräte als Edge-Node oder Gateway-Device eingesetzt werden und hierfür unterschiedlichste Services bereitstellen müssen, die bis hin zum dezentralen Mini-Cloud-Server reichen können.
Gesucht wird eine kosteneffiziente Entwicklungs-Plattform
OEMs und M2M Serviceprovider stehen nun vor dem Problem, dass sie eine flexible Hardwareplattform benötigen, die sich aus dem breiten Feld der Möglichkeiten dediziert auf die individuellen Einsatzbedingungen maßschneidern lässt und gleichzeitig die Grundlage für ein kosteneffizientes Rollout der fertigen Lösung bildet. Das Kontron M2M Smart Services Developer Kit wurde speziell entwickelt, um die Markteinführung von M2M Connected Computing Lösungen für cloud-basierte Smart Services zu beschleunigen, um z.B. Daten als Edge Node- und Gateway-Devices aggregieren und übermitteln zu können. Das M2M Smart Services Developer Kit hat einen modularen Ansatz, damit die gewünschten einzelnen Funktionalitäten möglichst einfach bedarfsgerecht konfiguriert werden können. Es besteht aus einer Plug&Play-fähigen Hardware Plattform mit abgestimmtem Betriebssystem und der passenden Middleware. Die Hardware Plattform ist dabei nicht nur für die applikationsnahe Entwicklung der spezifischen M2M Lösung ideal geeignet, sondern auch als direkt auslieferbare Lösung. Und um die Komplexität der M2M Value-Chain für OEMs noch weiter zu minimieren, kooperiert Kontron zudem noch mit zahlreichen M2M Systempartnern, sodass OEMs rund 90% der gesamten Entwicklungsarbeit für eine M2M-Applikation einsparen können.
Modulare Hardware auch für den Rollout
Im Detail besteht das lüfterlose M2M System des neuen Kontron M2M Developer Kits aus einem COM Express kompatiblen Kontron nanoETXexpress-TT Computer-on-Module mit Intel Atom Prozessor E640 mit 1GHz sowie weitere Kontron M2M Systemboards, die in ein kompaktes Gehäuse (67x100x27mm³) integriert wurden. Über das M2M Carrierboard lassen sich weitere Funktionseinheiten einfach aufstecken: Dazu zählen ein 802.11a/b/g/n WLAN (wireless local area network) und ein 802.15.4 WPAN (wireless personal area network) Interface mit 802.15.4 MAC konformem Layer, das eine Vielzahl an Protokollen und Netzwerktopologien, wie z.B. 6LoPAN, Wireless HART oder ZigBee unterstützt. Ein 3G WWAN (wireless wide area network) ist optional über ein Ericsson 5521gw Modul vorinstalliert. Alternativ können auch andere steckbare, vorzertifizierte PCI Express 3G/4G Module nachgerüstet werden. So erhalten OEMs noch mehr Freiheit bei der Auswahl der passenden Breitband-Konnektivität. Ein steckbares MicroSD Modul für bis zu 4GB bietet ausreichend Speicherplatz für M2M Smart Service Applikationen, Middleware und Betriebssystem. Dank dem A/V Board mit Beschleunigungssensor können Entwickler auch In-Vehicle Lösungen umsetzen bzw. die Systemlösung vor zu starken Vibrationen schützen. Dank Dual HDMI und HD Audio Support können OEMs zudem auch anspruchsvolle Audio/Video Smart Services Features in ihre M2M Lösung implementieren. OEMs, Smart Services Entwickler und unabhängige Softwareanbieter (ISVs) profitieren von der modularen Architektur der erprobten und produktionsfertigen COTS Plattform im kleinem Formfaktor durch reduzierte Entwicklungskosten und -risiken bei minimierter Time-to-Market. Wenn die zu entwickelnde Applikation nicht alle Funkmodule benötigt, können diese einfach weggelassen werden. Für Großserien-Rollouts liefert Kontron das System kundenspezifisch angepasst, sodass Kunden nur die Features erhalten und bezahlen müssen, die auch wirklich genutzt werden. Die fertige M2M Lösung inklusive Verpackung kann entsprechend den Design-Vorgaben der Netzwerkbetreiber, OEMs oder ISVs applikationsfertig ausgeliefert werden, sodass die gesamte Logistik-Supply-Chain bis zum Endkunden optional beim Lieferanten organisiert werden kann.
Umfassende Software Services
Vom Betriebssystem über die Middleware bis hin zu Hosting-Services für die Bereitstellung und Updates der M2M-Systeme ist dabei bereits alles vorintegriert verfügbar: So kommt das M2M-System mit einer bereits vorinstallierten 90-Tage Testversion von Wind River Linux 4.1. Außerdem umfasst das Kit ein Wind River LiveUSB Drive inkl. Softwarepaketen und Treibern, um sofort mit den Testläufen für die Wireless Konnektivität starten zu können. Das LiveUSB Drive mit Wind River Software ist optimiert für Entwicklung, Betrieb, Debugging und Prototyping der Embedded Software – die dank der Wind River Entwicklertools direkt auf dem M2M System betrieben werden können. Zudem kooperiert Kontron mit Anbietern von M2M Application-Plattformen (MAP) die Middleware und Service-SDKs für die Entwicklung oder Rollout der fertigen Lösung anbieten. SDKs für die Systementwicklung unterstützen Kunden bei der Codeentwicklung eigener Software. Sie integrieren APIs für Devices und Cloud Services. Rollout SDKs liefern eine komplette, direkt einsetzbare Lösung inklusive Mobilfunkverbindung über große, globale Carrier. Eine eigene Programmierung ist hier überflüssig. Die Konfiguration erfolgt einfach über ein grafisches Entwicklungswerkzeug per Point-und-Click bzw. Drag & Drop. Kontron kooperiert dabei mit Development SDK-Herstellern wie Eurotech und Rollout SDK-Herstellern wie ILS Technology, deren Lösungen bereits auf das Kontron M2M System vorbereitet sind. Und da die M2M-Hardware standardbasiert ist, ist es ein Leichtes, die Middleware und Hosting-Services anderer Softwarehäuser ebenfalls darauf anzupassen.
Fazit
Mit der Verfügbarkeit von immer größeren Wireless Bandbreiten sowie den aufkommenden 4G LTE-basierten Wirelessnetzen sehen Betreiber weltweit ein enormes Potenzial für M2M Applikationen und Services für Unternehmen und Endkunden. Kontron bietet Anbietern von Telekom- und Netzwerk-Equipment bereits ein umfassendes Angebot an standardbasierten COTS Open Communication Platforms (OCP) für ihre Wireless-, Cloud-Computing- und sonstige Netzwerk-Infrastrukturen an. Kontrons Portfolio umfasst dabei neben hochintegrierten Carrier-Grade 10 und 40G AdvancedTCA und MicroTCA Plattformen und Komponenten auch ausfallsichere Carrier-Grade Rackmount Server. Mit der Vorstellung des neuen M2M Smart Services Developer Kits vereinfacht Kontron die M2M Supply Chain für seine Kunden noch weiter und ermöglicht dadurch eine kürzere Time-to-market für ihre innovativen M2M Lösungen und Services.
