Folgerichtig legten sich alle Beteiligten mächtig ins Zeug, z.B.:

• Hersteller entwickelten clevere «MUC-Controller» (Multi Utility Communication, d.h. Gateways zur Datenübertragung mehrerer Zähler, z.B. Strom, Wasser und Gas), z.B. die MUC-Lösung von Dr. Neuhaus die auch mit dem Vodafone Application Award 2009 ausgezeichnet wurde.
• Energieversorger starteten Pilotprojekte zum Thema «Smart Meter», z.B. von RWE das Projekt “Mühlheim zählt“.

Inzwischen hat sogar die Politik diese Schlagworte gelernt und sie gehen unseren Politikern nun genau so flüssig über die Lippen wie «Energiewende» oder «Elektromobilität», alles Begriffe die im positiven Sinne mit Fortschritt assoziiert werden. Da ist man doch gerne – ganz vorn – dabei.

Aber dann kam es so, wie es kommen musste:

• Bei einigen Bürgern regte sich Widerstand gegen «Smart Meter», wesentliche Besorgnis ist dabei eine mögliche Einschränkung der Privatsphäre durch den Einsatz dieser neuen Technik. Niedergeschlagen hat sich dieses Misstrauen gegen die Technik z.B. in zahlreichen Veröffentlichungen in der Presse, einer Petition an den Deutschen Bundestag oder auch im ersten Datenschutz-Gutachten zum Thema «Smart Meter». Wohlgemerkt, all diese – in der breiten Öffentlichkeit kaum wahrgenommenen – Reaktionen basierten auf Planungen und ersten Pilotprojekten. Welche Reaktionen bei einem “echten” Rollout zu erwarten sind, kann man aktuell in Kanada beobachten: Kanadier protestieren gegen Spion im eigenen Haus.

• Mit Stuxnet kam mit einem echten Paukenschlag die Erkenntnis, dass nicht nur klapperige Windows-PCs durch “Cyber-Angriffe” bedroht sind, sondern auch technische Infrastrukturen. Für “Insider” nicht wirklich überraschend, aber mit Stuxnet kam das Thema erstmals bis auf die Titelseiten und in die Tagesschau.

Und die Politik reagierte prompt:

Die Bundesregierung, genauer das das Bundesministerium für Wirtschaft und Technologie (BMWi), beauftragte im September 2010 das BSI (Bundesamt für Sicherheit in der Informationstechnik) mit der Erarbeitung eines verbindlichen Schutzprofils für «Smart Meter». Auch im Energiepaket, das vom Deutschen Bundestag am 30. Juni 2011 beschlossen wurde, ist das Schutzprofil verankert.

Das – noch nicht ganz fertige – Ergebnis findet sich auf den Themenseiten «Smart Metering Systeme» des BSI – und die haben es in sich:

• Zertifizierung nach «Common Criteria» (Evaluation Assurance Level 4, d.h. “methodisch entwickelt, getestet und geprüft“)

“Die Zertifizierung von Sicherheits-Systemen nach dem Common Criteria (CC) EAL4-Standard gehört zu den anspruchsvollsten und teuersten Zertifizierungstests denen sich ein Hersteller unterziehen kann.” [Quelle: Glossar  der Website SearchSecurity.de - http://www.searchsecurity.de/glossar/EAL/articles/186978/ ]

• d.h. ähnliche Sicherheitsanforderungen wie für Geldautomaten

In der Folge bedeutet dies  Zertifizierungskosten von geschätzten EUR 500.000,– (nur externe Kosten, nicht die eigentliche Entwicklung!) pro Metering-Gateway.

Als Zertifizierungsdauer werden zumindest 12 Monate angenommen.

Eine Nachzertifizierung existenter – fertig entwickelter – Geräte ist wohl nicht möglich.

Meine Meinung dazu:

Auf den ersten Blick könnte man sagen: “Alles OK, Sicherheit ist notwendig und muss sein. Endlich hat die Politik mal gehandelt”. Allerdings ist die Lösung mal wieder “typisch Deutsch”: Aufwändig, teuer, etwas langsam – aber dafür (fast) perfekt. Man sollte aber nicht vergessen, was auf der Strecke bleibt: Unsere Regierung – die ja lautstark für die Förderung des Mittelstandes steht – hat elegant und endgültig sämtliche kleineren Firmen aus dem Wachstumsmarkt Smart Grid gedrängt und so den Markt für Konzerne frei gemacht. Hier gewinnt zukünfitg nicht mehr Innovation und Schnelligkeit, sondern Finanzkraft.

Smart Meter und Smart Grid können sich für uns alle zu essentiellen Technologien entwickeln. Schade, dass es diesmal nicht zu einem – gesetzlich verankertem – innovativem Ansatz gereicht hat. Ich frage mich, ob es denn nicht auch auf Basis eines pragmatischen Datenschutzes (allem voran Datensparsamkeit!) und im Internet bewährter offener Technologien (Open-Source für eine öffentliche Überprüfung) ein deutlich nachhaltigerer Ansatz möglich wäre. Aber bevor die Politik aufwacht und zu diesem Schritt bereit ist, müssen die Piraten wohl noch einige Wahlerfolge erringen…

Wünschen wir uns zumindest, dass nicht noch allzu viele weitere M2M-Segmente den heutigen Trägern des M2M-Marktes – dem Mittelstand  – auf diese Weise entzogen werden.

Und noch ein Aspekt:

Wer wird wohl letztlich für die durch die Zertifizierung verursachten Mehrkosten aufkommen? Das ist mit an Sicherheit grenzender Wahrscheinlichkeit wieder der private Stromkunde – ähnlich wie bei der EEG-Umlage. Wenn die BMWi-Ideen die Kosten für den Messstellenbetrieb in die Höhe treiben, werden wir alle die Auswirkungen dieser „Innovation“ demnächst durch steigende Stromkostenabrechnungen erfühlen können. Einen volkswirtschaftlichen Nutzen – den man bei einer EEG-Umlage ja immerhin noch erkennen kann – sehe ich bei diesen Mehrkosten allerdings nicht.

Eine andere Art von Lockruf hat sich nun HKW-Elektronik ausgedacht:

Die Langwellen- bzw. DCF-77-Spezialisten nutzen Langwellensignale (ca. 130 -140 KHz) zum “Aufwecken” eines M2M-Endgerätes. Basis des Konzeptes ist der sehr geringe Stromverbrauch des Langwellenempfängers (< 20μA), der erst bei Bedarf das eigentliche Gerät mit GPS und Mobilfunk (GPRS/EDGE/UMTS/LTE) “weckt”. Verwendet werden soll diese Technik vor allem um (gestohlene) Gegenstände, die ohne Stromversorgung auskommen müssen, GPS-basiert wieder aufzufinden.

Als Anwendungsbeispiele genannt werden Fahrräder, Werkzeuge oder auch Waren.

Das ist sicher eine clevere Idee um eine lange Standzeit für eine batteriebetriebene Ortungslösung zu erreichen, insbesondere wenn nur wenig Platz für die Batterie zur Verfügung steht.

Auf der anderen Seite funktioniert diese Lösung nur in einem Umkreis von 500Km rund um den Langwellensender (was für einen Fahrradfinder wohl weniger ein Problem darstellt). Nach Firmendarstellung wird über drei Sender gesamt Mitteleuropa abgedeckt. Interessant freilich wäre da noch der Preis für den Versand des Wecksignals per Langwelle, denn diese Pager-Nachricht wird wohl kaum kostenfrei angeboten werden…

Details finden sich auf http://www.gpsfinder.de

Leben GSM-Netze (GPRS/EDGE) wegen M2M länger?

Da Mobilfunknetzte zunehmend wichtigere Bestandteile des M2M-Marktes werden, sind wichtige Weichenstellungen bezüglich der Lebensdauer der GSM-Netze (und somit GPRS/EDGE) zu treffen.

Nach diesem Bericht der «Organisation für wirtschaftliche Zusammenarbeit und Entwicklung» (OECD), einer internationalen Organisation zur Förderung der wirtschaftlichen Entwicklung, ist es geplant die derzeitigen GSM-Netze innerhalb der nächsten 5 bis 15 Jahre außer Betrieb zu nehmen und durch UMTS oder LTE-Technik zu ersetzen. Das mag gut sein für Smartphones und Tablets, die  höhere Geschwindigkeiten erfordern, für M2M ist dies allerdings ziemlich überflüssig.

Laut Alex Brisbourne, langjährigem Präsident und COO von KORE Telematics (Alpharetta, Georgia, USA), benötigen 95% der M2M-Anwendungen nur GSM mit GPRS oder EDGE. GSM-Netze sind ausgereift und bieten breite Abdeckung zu günstigen Preisen.

Die projektierte Lebensdauer ist für M2M-Anwendungen auf Basis von GPRS/EDGE entscheidend. Dem OECD-Bericht zufolge sollen «Smart Meter» für bis zu 30 Jahre arbeiten, einige Geräte der Unterhaltungselektronik sind auf eine Lebensdauer von mindestens 10 Jahren ausgelegt. M2M-Endgeräte auf Basis von GPRS/EDGE sind durchaus für derartige Lebensdauern ausgelegt, möglicherweise aber nicht auf UMTS/LTE-Netze und erfordern daher ggf. teure Ersatzszenarios und liefern so einen Grund um die GSM-Netze weiter am Leben zu halten.

“In einer Branche, die in vielen Ländern nicht viel älter als 15 Jahre ist, ist ein derartiger Planungshorizont für  Informations- und Kommunikationstechnologien ungewöhnlich”, so der OECD-Bericht. “Dies gilt für sowohl die Industrie als auch für die Regulierungsbehörden und Mobilnetzbetreiber, die keine langfristigen Commitments außerhalb der gegenwärtigen Lizenz geben können – und es gilt für Regierungen die möglicherweise nicht wissen wie ihre (Frequenz-) Politik in 5 bis 25 Jahre aussehen wird.”

Nach Brisbourne ist es nicht das mangelnde Commitment der Mobilnetzbetreiber das die Zukunft der GSM/GPRS/EDGE-Netze im Ungewissen lässt, sondern der Mangel an klaren  Aussagen. “Klare Aussagen der Mobilnetzbetreiber sind notwendig, damit wir planen können,” sagt Brisbourne.  “Es gibt zwar einen offenen Dialog, aber es ist ziemlich schwer, auf Worte auch Taten folgen zu lassen”.

Mobilnetzbetreiber haben nicht wirklich ihre Pläne bezüglich der GSM/GPRS/EDGE-Netze offengelegt, sagt Brisbourne. Dem OECD-Bericht zufolge sind die Dinge weitaus komplizierter, weil es unklar ist, ob die Wahl eines kombinierten GPRS/EDGE und UMTS-Moduls wirklich die beste Strategie ist.

Laut dem OECD-Bericht, glaubt «Analysys Mason», dass einige Mobilnetze  UMTS einfach überspringen und in den frei werdenden GSM-Frequenzen direkt LTE anstreben. Falls die Betreiber dies tun, werden zukünftig kombinierte GPRS/EDGE/UMTS-Module nur in Bereichen, in denen UMTS-Abdeckung vorhanden ist, funktionieren. Verglichen mit der derzeitigen Abdeckung von GPRS/EDGE sind dies nur äußerst begrenze Bereiche. Es ist zudem meist unbekannt, ob die verwendeten UMTS-fähigen Module überhaupt in der Lage sind, die bisherigen GSM-Frequenzen für UMTS zu nutzen [UMTS 900], so der OECD-Bericht.

[...]

“Dies führte einige Analysten zu dem Schluss, dass es höchst unwahrscheinlich ist, dass GSM/GPRS/EDGE komplett heruntergefahren wird. Und mit jedem neuen M2M-Gerät das nur für GPRS/EDGE ausgelegt ist, sinkt die Wahrscheinlichkeit, dass dies in naher Zukunft passiert.”

M2M-Anwendungen auf Basis von GPRS/EDGE werden dem Bericht zufolge auch die Frequenzpolitik beeinflussen. “Die flexible Vergabe von Frequenzen sei in den letzten Jahren üblicher geworden. Eine sogenannte technologieneutrale Vergabe stellt nur minimale Anforderungen an die einzusetzende Technologie für die das Spektrum für verwendet wird”, so der Bericht.

Der OECD-Bericht sagt voraus, dass die große Anforderung an die Lebensdauer von M2M-Anwendungen auch die (Neu)Vergabe von Frequenzen verlangsamen kann. Brisbourne glaubt, dass es in regulierten Märkten, in denen die Regierungen auf eine breite Einführung von M2M drängen, es erforderlich sein kann, dass Mobilnetzbetreiber einen Teil der Frequenzen weiterhin für GPRS/EDGE nutzen.

In diesem Zusammenhang ist es besonders wichtig, dass die politischen Entscheidungsträger berücksichtigen, dass auch staatlich beauftragte M2M-Projekte immer noch GPRS und EDGE nutzen.

“Wenn die Mobilnetzbetreiber planen die GSM-Netze (inkl. GPRS/EDGE) herunterzufahren und gleichzeitig noch staatlich geforderte M2M-Anwedungen noch diese Netze nutzen [in Deutschland z.B. das Maut-System], dann könnten die öffentlichen Haushalte mit einem sehr teuren Ersatz konfrontiert werden”, so der OECD-Bericht.

Da es noch keine wirkliche Entscheidung zu diesem Thema gibt, wird es interessant sein, die weitere Debatte zur Nutzung der GSM-Frequenzen zu beobachten, so Brisbourne.

Auch wenn sich dieser Artikel vorwiegend auf die Situation in den USA bezieht, so wird doch auch für Deutschland ähnliches gelten.

Vielen Dank an Beth Pricipi und die M2MZone für die freundliche Überlassung des Artikels.

In diesem Zusammenhang:
Der Originalartikel aus der M2M-Zone
OECD INSIGHTS zum «Thema Internet of Things»

#M2M News “MerlinCryption Launches MerlinM2M Encryption Platform Solution” ow.ly/8NlnH

Offensichtlich kann (oder soll) hier mit Sicherheit und Verschlüsselung bei M2M-Anwendungen Geld verdient werden, was denn auch immer eine “M2M Encrytion Platform” ist.

Bei frühen M2M-Projekten waren alle Beteiligten zufrieden, wenn die Anwendung gut und verlässlich funktionierte. Fein, aber leider Geschichte…

Spätestens – Stuxnet sei Dank – seit der Erkenntnis, dass nicht nur eBay-Accounts oder Kreditkarten, sondern auch Zugänge zu Anlagen und Maschinen bei dunklen Gestalten begehrt sind, haben sich die Anforderungen auch an M2M-Lösungen und Komponenten deutlich verändert. Während früher das Thema Sicherheit (und in direkter Folge auch Datenschutz) nur in wenigen Branchen und in wenigen Köpfen ein wirkliches Thema war, so finden sich heute zu Recht diese Stichpunkte in praktisch jedem Anforderungsprofil und (fast) jedem Produktblatt von M2M-Komponenten oder Systemen.

Eine sicherlich positive Entwicklung, aber so richtig «wertvoll» wird dieses Umdenken erst dadurch, dass es aufgrund der breiten Diskussion nicht nur in den Köpfen der Techniker, sondern auch im Management und – besonders wichtig – in den kaufmännischen Abteilungen angekommen ist. Sicherheit darf jetzt vielleicht sogar etwas kosten!

Aber ich frage mich, ob denn Sicherheit in M2M-Projekten wirklich immer neuer propietäre Lösungen und Produkte bedarf. Die eigentliche Chance besteht aus meiner Sicht darin, dass nun das Thema Sicherheit in M2M-Projekten wirklich in allen Bereichen akzeptiert ist – gut für Projektleiter:

• Definieren Sie Sicherheit (und Datenschutz) von Beginn an als ein Projektziel!
• Sichern Sie sich ggf. externe Unterstützung oder Beratung zum Thema Sicherheit (aber bitte unabhängige Beratung!)

Lassen Sie sich nicht ins Bockshorn jagen, angemessene Sicherheit ist in jedem M2M-Projekt zu vernüftigen Kosten realsiertbar, auch ohne propietären Schnick-Schnack.

Eclipse und M2M

Unter dem Dach der Eclipse-Foundation hat sich die «M2M Industry Working Group» gefunden, Mitglieder sind u.a. Sierra Wireless, Eurotech, Axeda und IBM. Dort beschäftigt man sich mit mit folgenden Projekten im M2M-Bereich:

1. Koneki — Machine-to-Machine development tools and frameworks
   Dieses Projekt wurde Anfang 2011 von Sierra Wireless angestoßen – durch eine “Spende” von Teilen der Software der «AirVantage» M2M-Plattform.

1. Paho – Open source implementations of open and standard messaging protocols [...] for M2M
   Dieses Projekt wurde im November 2011 von IBM angestoßen: IBM stellte dazu Client-Implementierungen (C und Java) seines für M2M-Anwendungen optimienten MQTT-Protokolls als Open-Source zur Verfügung. [Und hier noch eine nette Präsentation zum Paho-Pojekt]
   

Bestrebungen zur M2M-Standardisierung in Deutschland

In Deutschland beschäftigt sich die OMS-Group (Open Metering System Group), eine Vereinigung von zahlreichen Herstellern aus dem Bereich Metering, mit der Definition von «offenen Kommunikationsstandards für die Verbrauchsmessung von Strom, Gas, Wasser und Wärme».

Passend dazu erarbeitet das BSI (Bundesamt für Sicherheit in der Informationstechnik) Schutzprofile für for verschiedenen Systemkomponenten eines Smart-Meter bzw. Smart-Grid-Systems. Nähere Informationen dazu auf der Themenseite Smart Metering des BSI.

Auch dieser Nachtrag kann – und will – natürlich nicht eine auch nur annährend vollständige Liste von Aktivitäten zur Normierung bringen. Aber wenn etwas wichtiges fehlt, gibt es gerne noch weitere Nachträge….

• Alarmeldezweitwege bei Sicherheits-/Überwachungsanlagen
• Status-/Ausfallmeldungen und Fernsteuerung von Komponenten in Versorgungsnetzen für Strom-, Wasser- und Abwasser
• Ortung von entwendeten oder entlaufenen Objekten

Befinden sich die zu überwachenden Geräte und Anlagen im Ausland, so ergibt sich bei Einsatz einer SIM-Karte eines deutschen Mobilfunkanbieters zumeist schon eine höhere Verfügbarkeit der Mobilfunkanbindung. Dies ist auf das sogenannte Roaming zurückzuführen, welches in der Regel mehrere Mobilfunknetze in dem jeweiligen Land als Einbuchungsoptionen anbietet. Sollte eines der Mobilfunknetze an dem jeweiligen Ort grundsätzlich oder temporär nicht verfügbar, so kann eines der alternativ verfügbaren Netze genutzt werden.

Die deutschen Mobilfunkanbieter haben bis dato kein innerdeutsches Roaming angeboten und der Einsatz ausländischer M2M SIM-Karten war bisher teuer. Beides hat sich in den letzten Monaten geändert:

• Vodafone D2 bietet über einen Partner seit diesem Jahr eine M2M SIM mit National Roaming an.

• Die Angebote ausländischer M2M Service Provider nähern sich preislich deutlich den nationalen Angeboten deutscher Anbieter an.

So kostet zum Beispiel eine von KASMOCOM in Deutschland vertriebene Multinetz M2M-SIM Karte nur 1,99 Euro Netto monatlich an Grundentgelt. Der Preis für das Datenvolumen liegt bei 0,59 Euro pro MByte bei Nutzung von E-Plus und Vodafone bzw. bei 1,58 Euro Netto für Telekom Deutschland (1 KByte Taktung, 12 Monate Vertragslaufzeit).

Fällt das Mobilfunk-Netz der ersten Wahl  aus, so meldet sich die Multi-Netz M2M SIM bei einem der Alternativ-Netze an, die an dem Standort verfügbar sind. So wird eine annähernd 100% Verbindungsverfügbarkeit möglich. Die Einbuchungsreihenfolge und –Priorität kann ggf. über Einstellungen im Mobilfunkmodul (Blacklisting bzw. Whitelisting, etc.) zusätzlich beeinflusst werden. Die Multi-Netz M2M SIM ist besonders geeignet für Anwendungen mit kleinen bis mittleren monatlichen Datenaufkommen.

In diesem Zusammenhang vielleicht auch interessant:
Dual-SIM: Sinn- oder Unsinn für M2M-Anwendungen?
Ausfälle von Mobilfunknetzen (GPRS/UMTS Datendienste)
DynDNS seit 2 Tagen gestört – auch M2M Anwendungen sind betroffen
M2M-Anwendungen und der T-Mobile Ausfall (April 2009)

Das Problem ist allerdings, dass es diverse Organisationen gibt, die sich um Standards zum Thema M2M bemühen, u.a.:

• ETSI
• TIA
• IEEE
• CENELEC
• GSMA
• …

Praktisch, dass es Anlaufpunkte im Web gibt, die einem zumindest valide erste Anhaltspunkte zum Status geben. Mir sind dabei folgende Adressen aufgefallen:

1. Internet of Things – Architecture (Hosted by VDI/VDE Innovation + Technik)
   Diese Arbeitsgruppe hat ein Dokument «Initial M2M API Analysis» erstellt, das auch einen guten Überblick zum Stand der Standardisierung gibt (und auch sonst einen guten Einstieg darstellt).
2. Global Standards Collaboration (16th Meeting in Halifax, 31.10.-3.11.2011)
   Dies ist eine regelmäßige Konferenz auf der sich Normungsgremien aus der ganzen Welt zu ihren jeweiligen Projekten austauschen. Praktischerweise sind die Vorträge öffentlich. Im Downloadbereich findet man fast alles was das Herz begehrt u.a.:

• ETSI Standardization Activities on M2M communications
• M2M Standardization Status in Korea
• TIA M2M Standards Update: TR-50 Smart Device Communications
• CCSA: Consolidated M2M standards boost the industry
• GSC M2M Standardization Task Force (MSTF) Report
• For Information – Preliminary List of Global Organizations, Groups, Associations, Fora, and other entitites with a direct or indirect interest in Machine-to-Machine (M2M) Standardization

Spannend zu sehen, was sich in der Welt so bewegt, aber aus europäischer Sicht sinnvoll ist vermutlich ein näherer Blick auf die

Aktivitäten von ETSI

Gegenüber 2008 ist das ETSI schon unglaublich weit gekommen. M2M hat ein eigenes «Technical Committee (TC)» bekommen, ist also nicht nur eine Arbeitsgruppe oder Anhängsel. Das ETSI hat eine schier unglaubliche Menge an Standards in der Pipe, u.a.

• M2M-Definitions
• Use Cases (Smart Metering, eHealth, Connected Consumer, Automotive, City Automation)
• Service-Requirements
• Functional Architecture
• Interface-Specifications
• …

Einige der Standards sind bereits veröffentlicht und können nach einer kostenlosen Registirierung von der Website der ETSI geladen werden.

Sehr offen ist auch der Umgang mit einigen Drafts – auch sie können kostenlos und ohne Anmeldung direkt von der Website geladen werden:

http://docbox.etsi.org/M2M/Open/Latest_Drafts/

Da man dort schon jetzt einen Überblick über alle komenden Standards bekommen kann, ahnt man schon wohin aus Sicht der ETSI die Reise gehen soll. Für Praktiker ist die umfangreiche Schnittstellendefintion (Draft TS 102.921) sicher besonders spannend.

Auf der anderen Seite des Teiches gibt es dann noch die

TIA (Telecommunication Industry Association)

Mitte Dezember veröffentlichte die TIA ihren ersten Stadard zum Thema M2M. In der Pressemitteilung heißt das dann vollmundig: «TIA’s First Smart Device Communications Specification Lays Foundation for Future Standards on M2M and the Internet of Things». Wow.

Wer hier reinschauen möchte, der muss sich gegen 100$ ein DRM-verseuchtes PDF auf seinen Rechner laden. Zu beziehen im Webshop der TIA.

So wie es ausschaut, wird es in Kürze die Ausrede “Fehlende Standards für M2M” nicht mehr geben….

Update: Es gibt noch einen Nachtrag zum Artikel…

Erfrischend empfand ich nun, was unsere nördlichen Nachbarn vom Alexandra Institute mit mit Hilfe von Fördermitteln aus dem EU-Programm Internet of Things Initiative (IoT-i) hervorgebracht haben:

Eine leichtfüßige Einführung in die Anwendungen des «Internet of Things» (aus meiner Sicht in erster Näherung ein Synonym für «M2M»). Sie nennen es “the comic Book“(kostenloser PDF-Download) [über M2M bzw. das Internet der Dinge].

Die 41 Seiten sind flüssig und mit Spaß zu lesen und umfassen u.a.

• 15 illustrierte Anwendungsszenarien und
• 4 Interviews zum Thema

Insider werden freilich nicht viel Neues geboten bekommen, aber allgemein verständliche Darstellungen des Themas M2M sind tatsächlich Mangelware. Aus meiner Sicht daher eine Pflichtlektüre für

• Partner/Partnerin (Wozu ist das eigentlich gut was du tust?)
• Marketingabteilungen (Ein Blick über den Tellerrand der eigenen Produkte)

Wer eine “seriöse”, deutlich bleilastigere Lektüre zu M2M sucht, wird ebenfalls bei der EU fündig: Vision and challenges for realising the Internet of things (ISBN: 978-92-79-15088-3 – kostenloser PDF-Download)

Letzte Woche (12. Mai 2010) legte ein Fehler im DNS für einige Stunden die Domain DE und somit praktisch das gesamte deutsche Internet außer Gefecht.

Genaugenommen ist aber nicht das “deutsche Internet” ausgefallen, sondern “nur” die Auflösung von Domainnamen zu IP-Adressen. Aber der Ausfall dieses einen Dienstes reicht aber völlig aus, um das – ansonsten intakte – Netz weitgehend unbrauchbar zu machen. Wer merkt sich schon IP-Adressen?

Heutige M2M-Anwendungen jedenfalls basieren auf IP und sind immer enger mit dem Internet verwoben, minimal streckenweise für die Kommunikation, im Extremfall residiert gleich die gesamte Applikation in der Cloud. Internet und Mobilfunk machen moderne M2M-Anwedungen erst wirtschaftlich möglich.

Grund genug einmal einen Blick auf einige Abhängigkeiten von M2M-Anwendungen vom DNS (Domain Name System) zu werfen:

• VPN-Tunnel (z.B. zu einem APN eines Mobilfunknetzes oder zu einem Dienstanbieter) sind i.d.R. nicht betroffen, da diese Tunnel meist direkt über IP-Adressen konfiguriert werden. An dieser Front also meist Entwarnung.
• Die Kommunikation Leitstelle ↔ Endgerät: Auch unter einem DNS-Ausfall kann die Kommunikation funktionieren, sofern mit festen IP-Adressen gearbeitet wird. Ob dies zutrifft, ist aber in jedem Einzelfall zu prüfen.
• Der Zugriff des Nutzers auf ein M2M-Portal im Internet unterliegt den gleichen Restriktionen: Ohne Kenntnis der IP-Adresse stochert man im Dunkeln.
  
• eMail-Benachrichtigungen (z.B. Alarmmeldungen) funktionieren ohne DNS-Auflösung nicht. Die Mail-Server müssen schließlich die Domains der eMail-Adressen zu IP-Adressen auflösen. Menn man bedenkt, wie oft eMail als einziger Alarmweg eingesetzt wird (häufig auch direkt vom Device aus), dann erscheint mir dies als die größte Lücke.

Wie schwerwiegend ein DNS-Ausfall nun eine M2M-Anwendung treffen kann, muss man sicher im Einzelfall prüfen. Bei einer sorgfältigen Konzeption der Anwendung sollte aber ein DNS-Ausfall keine (oder kaum) Auswirkungen haben.

PS:
Aber es muss ja nicht gleich wie jetzt eine ganz Top-Level-Domain ausfallen, es kann ja auch nur ein einfacher DNS-Server ausfallen. Wohl dem, der sich die Mühe macht in seinen Geräten auch einen sekundären DNS zu konfigurieren.

Seit einigen Tagen ist bei mdex eine neue Version der web.direct Anbindung in Betrieb. Einiges hat sich dort getan, so ist es  inzwischen möglich auch andere Ports als Port 80  zu erreichen und die Anmeldung für web.direct wurden von der my-mdex Portal-Anmeldung getrennt. Weiterhin kann die Datenübertragung zwischen dem Web-Browser des Nutzers und dem Server bei mdex nun auch per SSL verschlüsselt erfolgen.

Gerade die Trennung der Authentifizierung vom my-mdex Portal ermöglicht eine deutlich vereinfachte automatisierte Abholung von Daten von web.direct-Geräten. So kann man nun mit wenigen Zeilen Shell-Code z.B. eine regelmäßige Abholung eines Kamera-Bildes über Mobilfunk (GPRS/EDGE/UMTS/HSPA) realisieren.

Der nachfolgende Schnipsel demonstriert dies anhand einer TrendNet TV-IP110 Kamera die hinter einem Alix-basierten Mobilfunk Router per web.direct erreichbar ist:

#!/bin/sh
URL='https://admin:mypasswd@m0001115-p80.webdirect.mdex.de/cgi/jpg/image.cgi'
WDPASSWORD=mywdpasswd
 
COOKIES=$HOME/mdex-cookies.txt
HEADERS=/tmp/curl-headers-$$
 
echo Wir versuchen mal das Bild abzuholen, vielleicht ist das Cookie noch gültig
curl -s  -D $HEADERS -b $COOKIES -c $COOKIES $URL -o image.jpg
 
if grep -i 'Location:.*-login.webdirect' $HEADERS > /dev/null 2>&1 ; then
   echo Cookie nicht mehr gültig, also holen wir uns ein neues...
   curl -s -b $COOKIES -c $COOKIES  --form "password=$WDPASSWORD" \
        `grep Location: $HEADERS | sed -e 's/Location: //'` > /dev/null
 
   echo Bild nochmal abholen
   curl -s -D $HEADERS -b $COOKIES -c $COOKIES $URL -o image.jpg
else
   echo Cookie war noch gültig, also war das Bild OK...
fi
 
rm $HEADERS

Datenfunk

Ich habe gelernt, dass «Datenfunk ist nicht gleich Datenfunk» ist und sich in unterschiedliche Gruppen aufteilt:

1. Entfernungen <1 Km (line of sight Outdoor) bzw. bis 60m Indoor

   Für diese kurze Strecken und Übertragungsraten zwischen 19.200bps und 460.800bps eignen sich lizenzfreie Datenfunklösungen auf 433MHz und 2,4GHz Basis. Die Preise solcher Module und Boards liegen je nach Ausführung zwischen 25,-€ und 160,-€. Diese später in Endgeräten fest eindesignten Funkboards bauen meist auf einheitlichen Kommunikationsstandards wie 802.11b/g(WLAN) und 802.15.4 (ZigBee Basis) im ISM-Band auf und besitzen sowohl serielle wie auch digitale und analoge I/O’s um z.B. Sensoren (auch Low-Power zur Langzeitversorgung per Batterie) zu vernetzen.

2. Entfernungen <3 Km (Outdoor) bzw. bis 800m Indoor

   Sind Entfernungen von mehr als 1km zu überbrücken so bietet sich zur lizenzfreien Nutzung in Europa nur das 869MHz und in Nord- und Süd-Amerika nur das 900MHz Band an. Das 869MHz Band kann in Europa mit bis zu 500mW Sendeleistung genutzt werden. Der Preis für solche Modems liegt zwischen 500,-€ und 1200,-€ je Station. Diese deutliche Reichweitenerhöhung bekommt man wie so ziemlich alles im Leben nicht ohne einen Kompromiss eingehen zu müssen. Die maximale Datenübertragungsrate schrumpft hierbei auf 19.200bps.

3. Entfernungen <30-50 Km (Outdoor)

   Sollten die o.g. maximal 3km Reichweite für lizenzfreien Datenfunk nicht ausreichen oder der Wunsch nach Störsicherheit bei der Datenübertragung höher sein, so kann auf diverse lizenzierte Frequenzen im 70cm Band (380MHz – 470MHz) in Europa zurückgegriffen werden. Hier können dann mit Sendeleistungen von 6W bis 12W Reichweiten von 10km bis hin zu 50Km erreicht werden. Auch bei den maximalen Entfernungen bleibt hier dann die Datenübertragungsrate fest bei 19.200bps. Diese Datenfunkmodems kosten 1200,-€ bis zu 1800,-€ je Station. Die maximalen Reichweiten werden nur durch den Einsatz von Richtantennen an eventuell extra errichteten Antennenmasten möglich und erhöhen die einmaligen Anschaffungskosten meist deutlich.

4. Entfernungen über 50 Km

   Derartig große Entfernungen sind per Datenfunk in Deutschland i.d.R. nicht wirtschaftlich (bzw. mit akzeptablen Datenraten) realisierbar. Lösungen für größere Entfernungen können statt dessen auf Basis der Mobilfunknetze (GPRS/EDGE/UMTS/HSDPA) realisiert werden. Je nach zur Verfügung stehenden Netztechnologie stehen Datenraten von etwa 100 kBit bis zu mehreren MBit zur Verfügung. Anders als bei der Lösung per Datenfunk sind  hier neben einer höheren Latenz aber auch monatliche Kosten für einen Datentarif (z.B. Datenflatrate für ca. 30 EUR pro Monat und Station) in Kauf zu nehmen.

Insgesamt bleibt das Thema Datenfunk aber nicht ganz einfach, denn sowohl die Machbarkeit als auch die Kosten (über die gesamte Nutzungsdauer) können nicht pauschal beurteilt bzw. beziffert werden. Der sicherste Weg ist – wie so häufig – eine Beratung, am besten von jemandem, der sich sowohl mit Datenfunk als auch mit Mobilfunk auskennt.

In diesem Zusammenhang:

«lizenzfrei» vs. «lizensierte Frequenzen»

Einige Frequenzbänder (z.B. 433 MHz oder 2,4 GHz)  können in Deutschland unter gewissen Rahmenbedingungen lizenzfrei “einfach so” benutzt werden. Ohne Anmeldung, ohne Genehmigung, ohne Kosten aber auch “ohne Garantie”. Dies bedeutet, dass z.B. der Mikrowellenherd (2,4 Ghz) schon mal das WLAN (meist auch 2,4 GHz) stören kann (und darf!).

Zur Nutzung von lizensierten Frequenzen muss bei der Bundesnetzagentur eine sog. Frequenznutzungsurkunde (wirklich schönes Verwaltungsdeutsch) unter Angabe der Koordinaten der Stationen, Antennenhöhe über NN und Grund sowie der abgestrahlten Sendeleitung beantragt werden. Die Bearbeitungsgebühr beträgt einmalig 130,-€. Danach wird eine jährliche Gebühr von ca. 14,60€ für das Funksystem fällig.

Im Gegenzug erhält man aber nach einer Bearbeitungszeit von 3-4 Wochen mit der Frequenznutzungsurkunde die Zusicherung über die kommenden 10 Jahre exklusiver Nutzer dieser Frequenz zu sein.

Bei auftretenden Störungen durch Dritte kann hier dann auch ein Messtrupp der Bundesnetzagentur den Störer lokalisieren und diesem die Anlage stilllegen sowie eine Ordnungswidrigkeit verhängen…

Im Auftrag des Unabhängigen Landeszentrum für Datenschutz Schleswig-Holstein (oder kurz ULD) hat Dr. Moritz Karg ein Gutachten

Datenschutzrechtliche Bewertung
des Einsatzes von „intelligenten“ Messeinrichtungen  (Smart Meter)
für die
Messung von gelieferter Energie

erstellt.

«Smart Metering» ist eine M2M-Anwendung, die bei näherer Betrachtung eben nicht “nur” die Übertragung von Messwerten, sondern sehr wohl auch eine  Verarbeitung von personenbezogener Daten und fällt daher unter eine Reihe von gesetzlichen Regelungen, die man tunlichst beachten sollte.

Auch wenn das Gutachten für Nicht-Juristen eine doch schon  etwas sperrige Lektüre ist, lohnt sich die Mühe doch: Der Leser erhält einen guten Eindruck, wie M2M-Anwendungen durch die “Datenschutz-Brille” betrachtet werden.

Thilo Weichert, Leiter des ULD:

„Neue Technologien eröffnen neue Möglichkeiten – Smart Meter z.B. zum Energiesparen – und neue Risiken. Das frühzeitige Beachten der Datenschutzvorgaben durch die Betreiber und Anbieter verhindert spätere Mehrkosten und Konflikte. Wer sicher gehen möchte, dass die eigenen Verfahren rechtskonform sind, kann diese zertifizieren lassen.“

Wer sich mit M2M-Projekten beschäftigt, muss sich also nicht nur mit technischen und kaufmännischen Problemen herumschlagen, sondern sollte tunlichst auch ein – professionelles – Auge auf das Thema Datenschutz werfen (lassen).

Auch wenn es auf den ersten Blick “nervt”, bin ich doch froh, dass in Deutschland das Thema Datenschutz – zumindest im Vergleich mit dem Rest der Welt – gesetzlich einigermassen gut verankert ist, auch wenn das Thema häufig noch nicht wirklich ernst genug genommen wird.

Der technische Fortschritt und die extrem stark zunehmende Verbreitung, die wir alle für M2M-Anwendungen in den nächsten Jahren erwarten, erfordert zwingend einen etablierten Datenschutz. Ohne Datenschutz wird es zukünftig keine Akzeptanz des Themas M2M in der Bevölkerung geben.

Mehr zum Thema auf dem M2M Weblog:

• http://m2m-blog.de/2009/01/12/m2m-produkt-mit-datenschutzsiegel/

Weitere Ressourcen im Netz:

• Zeit Online: Was der intelligente Stromzähler ausplaudern darf
• Mühlheimer Bürger Initialiven zur “ModellStadt Smart Metering”
• Heise Online: Intelligente Stromnetze: Ich weiß, ob du gestern geduscht hast

Bei M2M-Geräten im industriellen Umfeld ist Energiesparen heute kaum ein Thema, denn der finanzielle Hebel ist einfach zu gering: Mehr als wenige EUR Einsparung pro Gerät und Jahr sind kaum drin. Verständlich, dass sich aus dieser Motivation kaum jemand Gedanken macht.

Interessant wird es jedoch, wenn der Strom nicht für wenige Cent aus der Steckdose kommt, sondern selbst erzeugt werden muss (z.B. mit Solar, Wind, Brennstoffzellen). Ein Beispiel hierfür sind autarke Videoüberwachungen, Wetterstationen oder auch oder auch “Starenkästen”. Jedes Watt das man in solchen Installationen einspart, verringert die notwendige Batteriegröße / Solarpanelgröße etc. beträchtlich und macht das Gesamtsystem kleiner und günstiger.

In diese Richtung zielt auch eine kürzlich herausgegebene Pressemitteilung von Lyconsys:

Durch einen konfigurierbaren Power-Controller lassen sich der Router ERT100 und angeschlossene UMTS-Modems einfach und schnell in einen Stromsparmodus umschalten. Der durchschnittliche Stromverbrauch des Systems sinkt damit auf weniger als 0,1 W.

Die Stromsparfunktion des Industrierouters ERT100 ist denkbar einfach: Über konfigurierbare Events lassen sich je nach Wochentag verschiedene Zeiten für das Ein- und Ausschalten des Routers definieren. Bei Solar gespeisten Außenanlagen kann dies z. B. in den Nachtstunden sein, in Büros sind es die arbeitsfreien Zeiten und das Wochenende.

Der durchschnittliche Energieverbrauch des Routers im Normalbetrieb beträgt lediglich 3,5 Watt. Werden zusätzliche UMTS-Modems angeschlossen, erhöht sich der Verbrauch um bis zu weitere 6 W. Im Stromsparmodus verbraucht das System laut Hersteller weniger als 0,1 W.

„Obwohl oft nur zu bestimmten Zeiten wirklich Datenverkehr stattfindet, sind viele Router permanent online und erreichbar. Hier sehen wir wirklich Potenzial um mit dem Stromsparen anzufangen.”, betont Sven Kreiensen, Geschäftsführer von LyconSys.

Endlich anfangen. Da kann ich mich nur anschließen!

Machen Sie mit! Denken Sie immer – und nicht nur beim Kauf einer Waschmaschine – an den Energieverbrauch, auch bei der Planung von M2M-Anwendungen:

• Fragen Sie Ihren Hersteller/Händler für M2M-Geräte (Router, Modems, Telemetriemodule…) immer nach detaillierten Energieangaben in allen Betriebszuständen. Vergleichen Sie die Angaben.
• Fragen Sie nach Stromsparmodi der Geräte und prüfen Sie, ob Ihre Anwendung wirklich 24h am Tag laufen muss (ja, viele Anwendungen müssen das, aber nicht jede Anwendung).

Wenn Sie den Aspekt «Energie» mit in Ihren Auswahlprozess einfließen lassen, werden Sie in den meisten Fällen keinen Orden bekommen, aber:

• Zukünftig werden sehr viele Router/Modems/Telemetriemodule u.ä. installiert werden und – typisch für M2M-Anwendungen – auch sehr lange installiert bleiben. Bei einer Betriebsdauer von 12 Jahren entspricht jedes Watt Leistung insgesamt einem Verbrauch von etwa 100 KWh!
• Wenn verstärkt nach dem Thema «Energie» gefragt wird, dann werden auch die Hersteller das die in Überlegungen für neue Produkte einbeziehen. Und so wird die Sache rund, denn dies ist der Multiplikator, der aus Ihren gesparten KWh über Stückzahlen ingesamt MWh macht.

Ein weiterer positiver Nebeneffekt wird häufig vergessen:

weniger Energie → weniger Wärme → längere Lebensdauer

Wenn die Beachtung des Aspektes Energieverbrauch dazu führt, dass Ihre Anlage in den nächsten Jahren auch nur einmal weniger ausfällt, dann haben sich die Überlegungen wirklich gelohnt. RoI einmal anders.

PS:
Im Bereich Sensornetzwerke ist die Technik schon viel weiter, dort wird Energy Harvesting mit wachsender Verbreitung eingesetzt. Aber auch Sensornetzwerke haben zumindest einen zentralen Knoten, der meist auch mit einem Router ausgestattet ist…

“Für Anwendungen mit einer längeren Laufzeit empfehlen wir statt GPRS- immer UMTS-Geräte.”

Nähere Erläuterungen gab der Vertriebsmann nicht. Wollte er also nur die teureren UMTS-Geräte verkaufen oder steckt mehr dahinter?

Ja, denn die Nachfrage ergibt:

Die Frequenzspektren für den öffentlichen Mobilfunk (also die heutigen GSM- und UMTS-Netze) werden von der Bundesnetzagentur zeitlich befristet vergeben (oder versteigert – erinnern Sie sich noch an die unglaublichen Preise der UMTS-Auktion?). Mit dem Ablauf der Lizenz kann der der jeweilige Netzbetreiber die Frequenzen nicht mehr nutzen und muss daher den jeweiligen Dienst einstellen. Nur eine Lizenzverlängerung oder Neuvergabe kann dann für weitere Laufzeit sorgen.

Wie lange laufen die Lizenzen?

Nach dem aktuellen Stand enden die GSM-Lizenzen zum 31.12.2016 und die UMTS-Lizenzen zum 31.12.2020 – also noch einige Jahre. Aber für viele M2M-Anwendungen – z.B. werden Solaranlagen über 20 Jahre gefördert – nicht näherungsweise ausreichend.

Ist dann 2016 für GPRS/EDGE endgültig Schluss?

Ohne eine bewährte Glaskugel kaum zu beantworten – aber man kann sich wahrscheinlichen Antworten von unterschiedlichen Seiten nähern, indem man verschiedene Szenarien betrachtet:

1. Die Lizenzen werden verlängert (und die Netzbetreiber langen zu)
   Dies ist die – nicht unwahrscheinliche – Default-Route. Denn zum Zeitpunkt der Entscheidung zur Verlängerung werden noch einige Millionen Handsets ohne UMTS im Umlauf sein, die bei einer Nicht-Verlängerung nur noch Schrott wären.
2. Die Lizenzen werden TECHNOLOGIENEUTRAL neu vergeben
   Das ist aus meiner Sicht der eigentlich spannende Fall. Hier wären dann die Mobilnetzbetreiber auf die Probe gestellt und müssten eine schwere Entscheidung treffen: Betreiben sie das – flächendeckende – GPRS/EDGE Netz weiter oder nutzen sie die Frequenzen für neuere Technologien, denkbar wären z.B. UMTS900 (das ist z.B. Finnlands oder Australiens zukünftiger Weg) oder auch LTE um ohne kostspielige Erschließung neuer Standorte die Flächendeckung zu halten und gleichzeitig die Betriebskosten zu senken.
3. Die Lizenzen werden nicht  – oder für andere Zwecke – neu vergeben
   Möglich, aber bei der Bedeutung des öffentlichen Mobilfunks für nur schwer vorstellbar. Insbesondere wenn man sich die heutige Flächendeckung der UMTS-Netze anschaut (und in den nächsten Jahren würde ich dort keine gravierenden Verbesserungen erwarten), erkennt man, dass dann weite Teile Deutschlands “im Dunkeln” stehen würden.

Vermutlich werden wir spätestens zwei Jahre vor dem Ablauf der Lizenzen – also 2014 -  näheres wissen.

Und nun?

Wie schrieb schon Douglas Adams? “Keine Panik!”

• Aus meiner Sicht ist zumindest eine Verlängerung für GPRS/EDGE wahrscheinlich.
• Viele M2M-Anwendungen sind häufig sehr profitabel und erreichen den ROI schon im ersten Betriebsjahr . Ein zwangsweiser Ersatz nach einigen Jahren ist dann zwar ärgerlich, aber nicht tragisch, denn die Investition hat sich ja schon längst amortisiert.
• Vorsichtige Entscheider können auf auf UMTS-Endgeräte setzen und ggf. einige Jahre gewinnen.
• Ganz vorsichtige Entscheider setzen auf Endgeräte, die auch UMTS900 unterstützen (erste Module, die neben GPRS/EDGE/UMTS auch UMTS900 beherrschen sollen im Sommer 2009 erscheinen; die entsprechenden Chips sind bereits heute verfügbar).

Und das Fazit?

Wir stehen selbst enttäuscht und sehn betroffen – Den Vorhang zu und alle Fragen offen.
[Berthold Brecht]

Durch einen kapitalen Ausfall des HLR (Home Location Register) war das Netz von T-Mobile für mehrere Stunden weitestgehend lahmgelegt. Die Störung war so umfassend, dass sie es bis in die “Tagesschau” und auf die Titelseiten der Tageszeitungen gebracht hat.

Nach Aussage von T-Mobile waren zwar Voice und SMS betroffen, Datendienste jedoch nicht. Eine Aussage, die so generell zumindest anzuzweifeln ist. Mein Mobile jedenfalls hat nach einem Zellenwechsel das Netz “verloren” und war somit auch nicht mehr zum surfen oder mailen zu bewegen.

Überraschend war dann aber später die Erkenntnis, dass praktisch alle mir bekannten M2M-Anwendungen, die auf GPRS/EDGE oder UMTS basieren, ohne Sörung durchgelaufen sind!

Zwar überraschend, aber dennoch einfach zu erklären:

Zugriffe auf das HLR weden primär benötigt, wenn ein Endgerät im Netz angemeldet, wenn eine Verbindung aufgebaut wird oder wenn ein Zellenwechsel stattfindet.

Auf Anwendungen, die mit GPRS/EDGE oder UMTS arbeiten, trifft dies aber nur äußerst selten zu. Derartige Anwendungen halten eine Verbindung zumeist dauerhaft “always online”, da ja nach Datenvolumen und nicht nach Zeit abgerechnet wird.

Schön, dass M2M-Anwendungen, die “always online” auf GPRS/EDGE/UMTS basieren, auch einen Ausfall des HLR (zumindest für einige Zeit) überleben, schlecht aber dennoch für das Vertrauen in M2M über Mobilfunk.

Auch wenn derartige Ausfälle sehr selten sind und nicht überbewertet werden sollten, kann man auch die Ausfallsicherheit von GPRS-basierten Anwendungen optimieren, z.B. durch den Einsatz von mehreren SIM-Karten oder anderen Methoden zur Sicherstellung einer gewissen Redundanz.

In diesem Zusammenhang vielleicht auch interessant:
Dual-SIM: Sinn- oder Unsinn für M2M-Anwendungen?
DynDNS seit 2 Tagen gestört – auch M2M Anwendungen sind betroffen
Ausfälle von Mobilfunknetzen (GPRS/UMTS Datendienste)

Grund genug, sich noch einmal Gedanken über die Eignung von DynDNS für M2M-Anwendungen mit Endgeräten im Mobilfunk (GPRS/EDGE und UMTS/HSDPA) zu machen. Spannend sind neben evtl. auftretenden Störungen auch der “Schritt zurück” – ein Blick auf die Details.

DynDNS?

DynDNS – als Synonym für viele vergleichbare Services (hier eine Liste) – kuriert ein Problem vieler Internetanschlüsse. Alle “kleineren” Internetanschlüsse (also z.B. DSL oder GPRS/UMTS/LTE) erhalten vom Provider eine sog. dynamische IP-Adresse, also eine Adresse die mit jeder neuen Verbindung (z.B. nach Neustart des Routers oder einer Zwangstrennung) geändert wird. Zum Surfen kein Problem, denn mit welcher IP man im Internet unterwegs ist, ist zumindest für die Funktion meist unwichtig. Problematisch wird es erst, wenn von diesem Anschluss aus ein Dienst angeboten werden soll.

DynDNS dient nun dazu einem solchen Internetanschluss einen festen DNS-Namen (z.B. M2M-Anwendung.DynDNS.org) zuzuweisen, über den dann auf diesen Dienst zugegriffen werden kann.

DynDNS ist also ein Ersatz für feste IP-Adressen. Ob DynDNS ein vollwertiger Ersatz sein kann, hängt von der Anwendung ab.

Öffentliche vs. Private IP-Adressen

Beim Einbuchen wird jedem GPRS/EDGE/UMTS/LTE-Endgerät vom Mobilfunknetz entsprechend der Konfiguration des verwendeten Zugangspunktes (APN) eine dynamische IP-Adresse zugewiesen. In den Deutschen Netzen sind dies sind dies häufig private Adressen, die im Internet nicht geroutet und daher nur in lokalen (privaten) Netzen verwendet werden. Erst beim Übergang in das Internet werden solche privaten Adressen durch den Router des Mobilfunknetzes (mittels NAT) in eine öffentliche Adresse überführt. Der Zugriff auf Mobilgeräte, denen eine private IP Adresse zugewiesen wurde, ist vom Internet aus daher auch unter Zuhilfenahme von DynDNS nicht möglich.

Firewalls der Mobilfunknetze

Aber selbst, wenn das Mobilfunknetz eine öffentliche Adresse zuweist, kann noch die Firewall des Mobilfunknetztes “im Wege stehen”. Genau dies ist im deutschen Netz von Vodafone der Fall: Endgeräten wird zwar eine öffentliche IP-Adresse zugewiesen, aber die Firewall blockt sämtliche Zugriffe aus dem Internet ab. Auch hier kann also DynDNS nicht eingesetzt werden.

Was bleibt in Deutschland?

In den deutschen Mobilfunknetzen ist mir nur ein APN im Netz von T-Mobile bekannt, der sowohl öffentliche IP-Adressen vergibt und auch einen (eingeschränkten) Zugriff aus dem Internet zulässt. In den anderen Netzen auch gegen Aufpreis Fehlanzeige – keine große Auswahl.

Checkliste für DynDNS im deutschen Mobilfunk

Zum Mobilfunknetz / zur SIM:

• Derzeit benötigen Sie eine Mobilfunkkarte von T-Mobile, die Zugangspunkte der anderen Netze sind so konfiguriert, dass ein DynDNS-Einsatz nicht möglich ist.
• Auch bei T-Mobile ist die Firewall für aus dem Internet eingehende Pakete nicht vollständig geöffnet, d.h. es geht “Vieles” (z.B. http über Port 80), aber nicht “Alles” (z.B. Ping / icmp).
• Bedenken Sie, dass auch die derzeitige Konfiguration des Netzes bei T-Mobile keine zugesicherte Produkteigenschaft ist, also ohne Ankündigung geändert werden kann. DynDNS könnte also plötzlich nicht mehr funktionieren.
• Wählen Sei ein großes Datenpaket (z.B. 300 MB oder eine Flatrate), wenn Sie DynDNS einsetzen. Denn im Mobilfunk zahlen Sie auch für unerwünschten eingehenden Verkehr, wie z.B. Portscans.

Zum DynDNS Provider:

• Wählen Sie einen DynDNS-Anbieter ihres Vertrauens. Es gibt eines große Anzahl von konstenpflichtigen, aber auch kostenlosen Angeboten.
• Überlegen Sie, ob es wirklich der Namensgeber “DynDNS.org” sein muss. Die große Bekanntheit zieht auch schon mal Denial of Service (DoS) Angriffe an, die dann alle Nutzer des Dienstes plötzlich Offline stehen lassen.
• Überlegen Sie auch, ob Sie nicht statt eines kostenlosen Dienstes lieber einen kostenpflichtigen Dienst mit einer definierten Verfügbarkeit wählen. Denn Sie bekommen “das, was Sie bezahlen” – kein Problem, wenn alles funktioniert, aber im im Falles eines Falles, sind Sie ansonsten kein Kunde, sondern Bittsteller.

Zur Hardware:

• Klar, die verwendete Hardware (oder Software) muss DynDNS unterstützen. Achten Sie aber darauf, dass der DNS-Provider frei konfigurierbar ist.
• Lassen Sie sich die volle Konformität des Routers zu DynDNS zusichern: DynDNS erlaubt zur Lastminimierung eine DNS-Aktualisierung nur nach einer effektiven Änderung der IP-Adresse. Bei häufigeren Änderungen wird man ggf. “abgeklemmt” und ist dann offline.
• Ist Ihr Router wirklich “sicher”? Wichtig, denn bei Verwendung von DynDNS steht Ihr Router ungeschützt im Internet und muss einiges aushalten. Denn auch GPRS/EDGE/UMTS/LTE-Router sind nur Computer, häufig auf Linux basierend. Sicher sind sie bei einer sorgfältigen Konfiguration und aktueller Software. Wissen Sie von Ihrem Router, ob auch alle überflüssigen Services wirklich deaktiviert sind? Sind auf Ihrem Router alle Services (z.B. telnet, ntp, ssh…) auf dem aktuellen Stand? Gibt es – für den User nicht erkennbare – Default Passwörter auf dem Router? Das hört sich paranoid an, aber mir ist zumindest ein Mobilfunkrouter bekannt, auf den alle(!) Lücken zutreffen.
• Halten Sie die Firmware Ihres Routers (oder die verwendete Software) immer aktuell.

Zum DynDNS-System:

• Systembedingt gibt es immer kleine Lücke in der Erreichbarkeit nach einem Update der IP-Adresse. Kein Problem, wenn die anfragende Applikation darauf entsprechend reagiert.
• Mails ausgehend von IP-Adressen in einem dynamisch verwalteten Bereich werden in der Regel von Mail-Servern zur Vermeidung von SPAM nicht akzeptiert. Abhilfe kann hier ein (privates) Mail-Relay schaffen.

Fazit

DynDNS ist das Standardwerkzeug, um die Erreichbarkeit von DSL-Anschlüssen mit dynamischen IP-Adressen zu gewährleisten. Mit Einschränkungen kann DynDNS auch erfolgreich für GPRS/EDGE, UMTS/HSDPA oder LTE verwendet werden, allerdings nicht in den Netzen von Vodafone, E-Plus und O2. Ob DynDNS für die persönliche Anwendung passt, muss letztendlich jeder für sich abwägen.

Alternativen zu DynDNS

Für Großkunden bieten Netzbetreiber mit entsprechendem Vorlauf direkte gesicherte Zugänge in Ihre Netze an, eigentlich gedacht für die Anbindung großer Außendienstkolonnen.

Netzübergreifend bietet mdex mit dem Produkt fixed.IP Sicherheit und Erreichbarkeit durch feste IP-Adresse in geschlossenen Benutzergruppen für GPRS/EDGE, UMTS/HSDPA und LTE Endgeräte an.

In den vergangenen Monaten in der Presse:

Immer mehr verlorene Festplatten und Laptops mit vertraulichen Daten in England, geklaute Kreditkartendaten in den USA und Millionen von Kunden- und Bankdaten in Deutschland zu verkaufen.

Heute weiß es Jedermann: Auch bei uns ist Deutschland es in Sachen Datenschutz nicht gut bestellt, von der Situation im Ausland wo teilweise sogar die gesetzlichen Grundlagen fehlen ganz abgesehen.

Die vermutlich aktivsten Verfechter des Datenschutzgedankens sitzen ganz im Norden unserer Republik im Unabhängigen Landeszentrum für Datenschutz Schleswig-Holstein oder kurz ULD. Neben der Kontrolle von Behörden und der Verfolgung von Datenschutzverstößen werden dort auch Schulungen (Stichwort Datenschutzakedemie) durchgeführt und vor allem auch präventive Arbeit in Form von Audits und Prüfung von Produkten (Datenschutz-Gütesiegel) geleistet.

Datenschutz spielt aber nicht nur im Rahmen personenbezogener Daten eine Rolle, sondern auch für M2M-Anwendungen sollte man sich fragen, ob die notwendigen Standards eingehalten werden. Neben warmer Worte gab es aber bisher schlicht und einfach “nichts”.

Aber jeder, der eine M2M-Anwendung plant oder bereits betreibt, sollte sich in einer ruhigen Stunde einmal fragen, was er denn über diese weichen (d.h. nicht rein funktionalen) Aspekte seiner Anwendung weiß und wie potentiellen Gefahren (Informationsweitergabe, Manipulation, Folgeschäden, Haftung) begegnet wird.

Insbesondere interessant ist der Nachweis der “notwendigen Sorgfalt” im Falle eines Falles zur Minimierung einer – evtl. auch persönlichen – Haftung.

Erstes M2M-Produkt mit Datenschutz-Gütesiegel

Jetzt hat das ULD mit dem Produkt fixed.IP – vertrieben durch die mdex GmbH und realisiert in den Rechenzentren der ic3s AG – das erste M2M-Produkt durch die Verleihung des Datenschutz-Gütesiegel ausgezeichnet (Kurzgutachten als PDF).

Aus dem Gutachten:

“Bei dem IT-Produkt „mdex fixed.IP“ handelt es sich um eine gut durchdachte technische Lösung zur sicheren IP-basierten Kommunikation von Mobilgeräten. Die Daten werden dabei zunächst durch den GSM spezifischen A5 Algorithmus verschlüsselt, dann durch das IPSEC-Protokoll (bei der Kommunikation zwischen dem Mobilfunknetzbetreiber und mdex) und im VPN durch deren spezifische Verschlüsselung bei der Kommunikation zwischen mdex und dem Anwender.

Das Rechenzentrum des Produktherstellers ist nach dem Stand der Technik gesichert. Es bestehen keine Bedenken, die Datenverarbeitung durch den Produkthersteller im Wege der Auftragsdatenverarbeitung durchführen zu lassen.

Das Produkt „mdex fixed.IP“ fördert den Datenschutz durch eine nach dem Stand der Technik gesicherte Möglichkeit der IP-basierten Kommunikation von Mobilgeräten.”

Ein weiteres Produkte für die M2M-Kommunikation über Mobilnetze (GPRS/EDGE/UMTS/HSDPA), das auf “fixed.IP” aufbaut, ist die Zugriffsvariante “mdex.WebDirect“.

Die Vorteile beim Einsatz eines VPN sind zahlreich, z.B.

• die Erreichbarkeit von über GPRS angebundenen Geräten („Provider-Firewall“)
• die Kommunikationskosten können gesenkt werden, weil Internetanbindungen meist günstiger als Direktverbindungen sind (siehe auch: M2M mit OpenVPN: Zum Ortstarif um die ganze Welt)
• die Vertraulichkeit der Daten wird gesichert: Schutz vor Manipulation, Aufzeichnung, Ausspähen, etc.
• administrativ und logistisch ergeben sich durch die zusätzliche Authentifizierung der VPN-Teilnehmer neue Möglichkeiten
• Verringerung der Latenzzeiten bei Start einer Datenverbindung

Dazu kommen spezielle Vorteile von OpenVPN:

OpenVPN ist durch seine Flexibilität, Einfachheit und Robustheit geradezu ideal, um Ordnung in die Vielzahl von unterschiedlichen Anbindungsszenarien von Maschinen und deren Fernwartung zu bringen.

Im Gegensatz zu anderen VPN-Implementierungen setzt OpenVPN nicht auf eigene Protokolle auf und kann deshalb Verbindungen in Konstellationen erzeugen, in denen andere Implementierungen chancenlos sind.

Wie jede Medaille hat auch der Einsatz von VPN zwei Seiten. Schon allein die Tatsache, dass man sich mit einer zusätzlichen Technologie befassen muss, stellt einen solchen Nachteil dar. Ein weiterer Nachteil von VPN ist, dass zusätzlicher Datenverkehr erzeugt wird. Dieser kann bei der M2M-Kommunikation für unerwartete und schwierig zu kalkulierende Kosten sorgen. Denn bei GPRS, EDGE und UMTS wird – im Gegensatz zu anderen Diensten – nicht nach Verbindungszeit sondern nach übertragenem Datenvolumen (Traffic) abgerechnet.

Im Folgenden soll der Overhead von OpenVPN betrachtet und eingeschätzt werden:

Funktionsweise von OpenVPN

Bei OpenVPN wird ein virtuelles Netzwerk erzeugt, indem der Client zunächst eine Datenverbindung zum Server herstellt und diese Verbindung aufrecht erhält. Durch diese Verbindung (auch Tunnel genannt) werden die eigentlichen Datenpakete gesendet. Die ursprünglichen Datenpakete müssen also in die Pakete eingebettet werden, die den Tunnel darstellen. Das bedeutet, dass insgesamt mehr Informationen übertragen werden müssen – ein zusätzlicher Overhead entsteht:

Betrachtung des Overhead

Dieser Overhead ist von Fall zu Fall unterschiedlich zu quantifizieren. Er hängt u.a. davon ab:

• wie das VPN konfiguriert ist und
• welche Daten übertragen werden.

OpenVPN kann Daten auf Level 2 (Bridging) oder auf Level 3 (Routing) tunneln:

Beim Bridging werden die zu tunnelnden Daten in neue Ethernet-Pakete gepackt, beim Routing in neue IP-Pakete. Daher führt Bridging zu weniger Overhead, da für die neuen Ethernet-Pakete etwas weniger zusätzliche Informationen übertragen werden müssen als für die neuen IP-Pakete beim Routing.

Bridging erscheint somit im ersten Moment sehr attraktiv, zumal sich als zusätzlicher Vorteil die einfache Vergrößerung des Netzes ergibt. In der Praxis ist Bridging aus Sicht der Netzwerkplanung allerdings nicht einsetzbar, denn der administrative Aufwand im zentralen Netz zur Berücksichtigung der Teilnehmer des erweiterten Netzes steigt. Aus diesem Grund ist Routing in den meisten Fällen die bevorzugte Variante.

Tunnel mit Hilfe von UDP-Paketen erzeugen wiederum weniger Overhead, als Tunnel mit TCP-Paketen. Per Default wird eine UDP-Verbindung bevorzugt. Dies ist nicht nur im geringeren Overhead begründet, sondern auch darin, dass die Latenzzeiten bei einem UDP-Tunnel geringer sind, als bei einem TCP-Tunnel. OpenVPN muss bei beiden Tunnelarten dafür sorgen, dass die Pakete an der Gegenstelle wieder ordentlich ausgepackt und zusammengesetzt werden. Beim bereits verbindungsgesicherten TCP tritt damit unnötige Redundanz auf.

TCP-Tunnel sollten nur eingesetzt werden, wenn sich UDP-Tunnel aus anderen Gründen, z.B. Firewall-Einstellungen nicht realisieren lassen.

Verschlüsselung der Daten vor der Übertragung

Mit OpenVPN ist es möglich, die zu tunnelnden Daten vor der Übertragung zu verschlüsseln und damit zusätzlich zu sichern. Dies ergibt zusätzlichen Overhead.

Hier ein Beispiel für den entstehenden Overhead bei einem verschlüsselten UDP-Tunnel mit Default-Einstellung:

Beim Tunneln von sehr kleinen Datenpaketen wiegt dieser Overhead schwerer als bei großen Datenpaketen. Da aber einerseits das Übertragen von sehr kleinen Datenpaketen auch ohne Tunnel bereits äußerst ineffizient ist und andererseits die 69 Byte bei großen Datenpaketen (theoretisch bis 1500 Byte) auch nicht überproportional viel mehr Traffic ausmachen, sollte der Overhead in den meisten Fällen gerechtfertigt sein.

Komprimierung

OpenVPN kann die zu tunnelnden Daten vor der Übertragung komprimieren. Zum Einsatz kommt hier der LZO-Algorithmus (Lempel-Ziv-Oberhumer). Dieser erreicht zwar nicht ganz die Komprimierungsgrade wie sie z.B. bei ZIP der Fall sind, dafür punktet LZO damit, dass sich die Daten nahezu in Echtzeit ver- und entpacken lassen.

LZO ist eine verlustlose Komprimierung, deshalb gibt es hier Grenzen. Ferner hängt der Komprimierungsgrad stark davon ab, welche Daten übertragen werden. Bereits komprimierte Daten wie z.B. gezippte Dateien oder komprimierte Bilder wie .jpg können nicht viel weiter komprimiert werden. Sehr gut komprimierbar sind Texte wie z.B. HTML, XML oder auch Bilder in Rohdatenformaten wie z.B. Bitmaps. Beim Surfen ergeben sich z.B. Komprimierungsgrade von weit über 60%.

Die per Grundeinstellung adaptive Kompression ist ein weiteres Feature von OpenVPN, um Rechenaufwand einzusparen und die Performance zu erhöhen. Dazu wird der Komprimierungsgrad überwacht. Sinkt der Komprimierungsgrad aufgrund der Datenbeschaffenheit unter einen festgelegten Wert, wird die Kompression so lange deaktiviert bis wieder komprimierbareres Datenmaterial zu versenden ist. Auf diese Weise wird zusätzlich Rechenleistung eingespart.

Weitere Aspekte

Abgesehen von dem Overhead der Tunnelpakete tritt noch zusätzlicher Traffic für das künstliche Netzwerk des VPNs auf. Einige Ursachen sind:

• Abhängig von der Art der Authentifizierung werden zur Authentifizierung Datenpakete übertragen noch bevor ein Tunnel aufgebaut ist.
• Verbindungsüberprüfung: Ein bestehender Tunnel sollte regelmäßig geprüft werden, ob er noch existiert.
• Es sollten in regelmäßigen Abständen Daten durch den Tunnel gesendet werden, damit die für den Tunnel benutzten Ports nicht von Routern geschlossen werden, die die beiden Tunnelenden verbinden (stateful Firwall).
• Vereinbarte Parameter für die Verschlüsselung der Datenpakete sollten regelmäßig erneuert werden.

Eine Beispielanwendung

Ein Feldgerät ist über einen GPRS/EDGE/UMTS-Router mit dem Internet verbunden. Der Router erstellt nach dem Verbindungsaufbau selbständig einen OpenVPN-Tunnel zu einer Leitstelle, in der ein OpenVPN Server läuft. Die Authentifizierung erfolgt über X.509 Zertifikate. Das Feldgerät erzeugt Daten (2000 Byte), die einmal pro Minuteper HTTP von der Leitstelle aus abgerufen werden sollen.

Für die einzelnen Vorgänge wird folgendes angenommen:

• Einwahl ins Internet und anschließender Tunnelaufbau: 13.000 Byte
• Erneutes Aushandeln der Verschlüsselung: 10.000 Byte
• Einmalige Verbindungsüberprüfung (Internetverbindung): 1000 Byte
• Einmalige Verbindungsüberprüfung (VPN-Tunnel): 81 Byte
• Abruf der eigentlichen Daten per HTTP: 3125 Byte

Die 3125 Byte für die eigentlichen Daten wurden empirisch ermittelt und stellen sich zusammen aus

• 2000 Byte Textdatei
• 1021 Byte TCP-Header, HTTP-Header und HTML-Code
• 104 Byte reiner OpenVPN Overhead

Das tägliche Datenaufkommen stellt sich wie folgt zusammen:

Ungefähr 10% des Datenaufkommens sind in diesem Beispiel für die Bereitstellung der Datenverbindung inklusive Tunnel notwendig. Der OpenVPN-Ping wird in diesem Fall nicht ausgeführt, denn auf die Tunnelüberprüfung wird verzichtet, wenn anderweitig Datenaufkommen existiert.

Verkürzung der Latenzzeiten

Ein großer Nachteil bei der Anbindung von Feldgeräten via GPRS kann die hohe Latenzzeit sein. Vor allem für das erste Paket nach einer längeren Übertragungspause können 1000 ms bis 2000 ms verstreichen. Mit einem OpenVPN-Tunnel und dessen Fähigkeit, mit „OpenVPN-Pings“ künstlich Datenverkehr zu erzeugen, kann man diese langen Latenzzeiten am Anfang einer Socketverbindung auf die Zeiten verringern, die sich im Laufe einer längeren Datenübertragung typischerweise einspielen. Dadurch erhöht sich zwar das Datenaufkommen, allerdings kann man auf diese Weise zeitkritische Anwendungen entschärfen, die über GPRS normalerweise nur mit Schwierigkeiten nutzbar wären und nur mit anderen Technologien wie z.B. EDGE oder UMTS funktionieren würden.

Ohne jeglichen Nutz-Datenverkehr und einem

• Ping-Intervall von 15 Sekunden vom Feldgerät zur Leitstelle und einem
• Ping-Intervall von 2 Minuten von der Leitstelle zum Feldgerät

ergibt sich aus {(4 x 60 x 24 x 81 Byte) + (30 x 24 x 81 Byte)}ein tägliches Datenaufkommen von 524.880 Byte.

Dieser „Dauerping“ kostet im Monat also ungefähr 12 MByte. Je nach Mobilfunkvertrag ist das mehr oder weniger akzeptabel und sollte sorgfältig überlegtwerden.

Fazit

Je höher das Datenvolumen ist, desto geringer wird der Anteil, der für den OpenVPN-Overhead und dessen Infrastruktur notwendig ist. Bei einem VPN mit OpenVPN kann durch die Komprimierung sogar der Effekt eintreten, dass weniger Datenaufkommen anfällt.

Resourcen zu OpenVPN im Internet:

• OpenVPN Homepage
• Deutsches OpenVPN Portal mit Forum und Wiki

“Der Leitfaden bietet eine umfassende und leicht verständliche Einführung in die Besonderheiten der mobilen Datenkommuni­kation und gibt wertvolle Hinweise und Empfehlungen für alle Phasen des Software-Entwicklungsprozesses. Er bietet eine praxisnahe Hilfestellung für alle Projektbeteiligten und ermöglicht es somit, Risiken schneller zu erkennen, die Aufwände eines Projektes besser abzuschätzen und Probleme in späteren Entwicklungsphasen zu vermeiden. Zahlreiche Abbildungen erleichtern das Ver­ständnis der wichtigsten Eigenschaften und Konzepte. Der Leitfaden richtet sich an Informatikstudenten und Berufsanfänger sowie an Programmierer, Projektleiter und IT-Verantwortliche, die sich in dieses Themenfeld einarbeiten wollen oder ein praxisorientiertes Nachschlagewerk suchen.

Aus dem Inhalt (Auszug):

• Vorteile bei der Nutzung mobiler Datenlösungen
• Anwendungsgebiete und Zielgruppen
• Besonderheiten mobiler Anwendungsentwicklung
• Grundlagen GPRS, UMTS und HSDPA
• Sicherheit / VPN
• Auswahl der richtigen ClientPlattform
• Besonderheiten in der Designphase
• Besonderheiten in der Implementierungsphase
• Besonderheiten in der Testphase”

Aus meiner Sicht ist das Buch eine gute Einführung in die technischen Aspekte der mobilen Datenübertragung. Viele der behandelten Themen sind auch für M2M-Anwendungen relevant, lediglich der Exkurs über Handy-Viren und die Diskussion der verschiedenen Client-Plattformen erscheinen mir aus M2M-Sicht überflüssig.

Die Stärken des Buches sehe ich insbesondere in zwei Bereichen:

1. Darstellung der Grundlagen der paketorientierten Datenübertragung im Mobilfunknetz.
   
2. Die Erläuerungen zu den Besonderheiten von “mobil” in den verschiedenen Projektphasen – insbesondere Entwickler ohne mobile Historie können aus diesen Kapiteln konkreten Nutzen ziehen. Wer einmal die Bauchlandung eines Projektes nach dem Motto “mobil = LAN über Funk” gesehen hat, ahnt worum es geht.

Eine Lücke hab ich dann aber doch noch entdeckt:

Der Aspekt Open Source – der sich heute durch alle M2M Komponenten zieht – bleibt unberücksichtigt. M2M Client Plattformen laufen heute häufig unter Linux und VPNs werden gerne und einfach mit OpenVPN realisiert.

Insgesamt aber sicher ein empfehlenswertes Buch für technisch Interessierte. Wer es bestellen möchte, benötigt noch die ISBN: 978-3-8334-6405-8

In diesem Zusammenhang:

Wer einmal aus einer anderen Perspektive einen Blick auf Technik (und auch etwas M2M) werfen möchte, dem möchte ich das vor etwa 10 Jahren (genauer: 1999) erschienene Buch “THE AGE OF SPIRITUAL MACHINES” von Ray Kurzweil ans Herz legen. Das Buch bietet einen erfrischend ungestümen Blick auf die technische Zukunft (aus heutiger Sicht teilweise auch Gegenwart) und macht einem klar, wie notwendig für diese Visionen (drahtlose) M2M-Kommunikation ist. ISBN 0-14-028202-5

EDGE ist quasi der Turbolader für die Datenübertragung im GSM-Netz und ermöglicht im Downlink derzeit mit Datenraten bis zu 220 kBit/sec im Downlink und 110 kBit/sec im Uplink eine gegenüber GPRS bis zu vierfach höhere Datenrate.

Wer allerdings Vodafone in die Karten schauen wollte und nach Informationen zur tatsächlichen EDGE Netzabdeckung suchte ging bis vor kurzem leer aus. Nun hat Vodafone endlich die Netzabdeckungskarte um EDGE erweitert.

Ein Blick auf die Karte zeigt eine

• erstaunlich große EDGE-Abdeckung in ländlichen Gebieten (aber eben keine Flächendeckung) und
  
• konsequente EDGE-Abstinenz in Ballungsräumen mit UMTS-Versorgung.

Vodafone hat also die Ankündigung vom Vorjahr also weitgehend in die Realität umgesetzt

M2M-Anwendungen mit erhöhtem Bandbreitenbedarf (z.B. Fernwartung oder Video-Standbildübertragung) bringt diese Netzausbaustrategie aber nur sehr bedingt einen Fortschritt: Da in allen Ballungsräumen ausschließlich UMTS (und GPRS) angeboten wird, benötigt man für derartige Anwendungen im Netz von Vodafone häufig ein UMTS-Endgerät – mit Fallback auf EDGE.

Allerdings sind noch lange nicht alle industriellen Mobilfunkmodems/Router auch als UMTS Version zu haben.

Wer also in der Fläche auf die im Vergleich zu GPRS höheren Bandbreiten von EDGE angewiesen ist, kommt auch weiterhin am Netz von T-Mobile (Karte der Netzabdeckung) nicht vorbei, denn flächendeckende UMTS-Versorgung wird wohl noch lange (oder immer) ein Traum bleiben.

Es bleibt die vage Hoffnung, dass auch Vodafone bei der weiteren Modernisierung des Netzes dann auch die “restliche Fläche” und die Ballungsräume mit EDGE versorgt.


In diesem Zusammenhang vielleicht auch interessant:
EDGE – Sinn oder Unsinn für M2M-Anwendungen?
Praxistest: Geschwindigkeit von EDGE

Abb.: UMTS-Router mit Dual-SIM


Router mit Dual-SIM können auch zur Roaming-Optimierung beitragen. Eigentlich eine ganz einfache Sache – wenn es denn in der Firmware (Beispiel: Konfiguration der Dual-SIM Funktion des Conel UR5) des Routers vorgesehen ist:

Erkennt der Router, dass das Netz der primären SIM-Karte nicht verfügbar ist, nutzt er die sekundäre (in diesem Fall für Roaming optimal gewählte) SIM-Karte.

Nun stellt sich die Frage, ob – oder besser wann – sich der Aufwand für zwei SIM-Karten aus diesem Grund denn nun lohnt. Das ist sicher nicht allgemein zu beantworten, aber mir fallen doch einige Beispiele ein, z.B.:

Grenzüberschreitender Service (z.B. Grenzgebiet D/F)
Stellen Sie sich einen Service-Wagen mit einem grenzüberschreitenden Arbeitsgebiet vor. Ob in Baden-Baden (D) oder in Strasbourg (F), der Service-Techniker wird Zugriff auf Daten der Zentrale benötigen. Eine deutsche und zusätzlich eine französische SIM-Karte im Router erlauben einen Zugriff zum jeweiligen nationalen Tarif. Hohe Roaming-Gebühren fallen nicht an (dafür aber die Kosten von zwei SIM-Karten). Sobald etwas mehr Transfervolumen benötigt wird, ist Dual-SIM für diese Anwendung unschlagbar günstig (siehe hierzu auch: Artikel über OpenVPN).

Flottenmanagement in der EU + Schweiz
Seit Anfang Juni 2008 bietet T-Mobile leidlich (100K Blockrundung, Tagesnutzungspreis) günstige Roaming-Konditionen für die 27 Länder der EU an. In Verbindung mit einem eigenen (oder z.B. bei mdex mitgenutztem) optimiertem privatem APN durchaus interessant für Flottenmanagement. Was man aber leicht übersieht: Die Schweiz ist sehr neutral und nicht in der EU! Eine schweizer SIM-Karte im zweiten Slot schützt dann vor exorbitanten Roaming-Gebühren.

Fazit
Dual-SIM kann in einigen (aber lange nicht allen) Fällen zur Roaming Optimierung genutzt werden. Aber auch hier gilt wieder: Lassen Sie sich beraten! Am besten unabhängig vom Provider/Netzbetreiber und vor allem von einem Partner für den Datentarife (GPRS/UMTS) und M2M zum täglichen Geschäft gehören.


Vielen Dank an Gerhard Galsterer von der Firma LUCOM für die Anregung und das Bildmaterial.

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Das Mobilfunk-Datennetz von Vodafone (GPRS/EDGE/UMTS) war über viele Stunden großflächig gestört – Verbindungen kamen nicht oder jeweils nur kurz zustande.

Betroffen waren vor allem auch M2M-Anwendungen und dort fällt jeder Ausfall auch sofort auf: Geräte, die gewöhnlich “always online” gehalten und zyklisch abgefragt werden, offenbaren praktisch sofort jede Schwäche im Gesamtsystem.

Dieses Mal war der Ausfall derart großflächig und dauerhaft, dass er es auch die Online-Presse geschafft hat (hier bei Teltarif und hier bei Heise Online).

Aber bevor jetzt mit Vodafone-Bashing begonnen wird: Auch die “anderen” Netzbetreiber sind nicht perfekt, vor etwa fünf Wochen hatte es beispielsweise auch T-Mobile in einem ähnlichem Umfang erwischt. Da die Ausfälle aber mitten in der Nacht bzw. am Sonnntag auftraten, waren sie für “menschliche” Kunden weniger sichtbar:

Neu an diesen Ausfällen in den Netzen von Vodafone und T-Mobile ist vor allem die Großflächigkeit (viele/alle GGSN betroffen), nach meinen Kenntnissen sind dies bisher einmalige Vorgänge. Die mir bisher bekannten Ausfälle in den Vorjahren waren alle lokal begrenzt. (Als schwacher Trost: Wer nach “DSL Ausfall bundesweit” googelt, der wird auch fündig..)


Auswege?

1. Ein Blick in die AGB der Netzbetreiber offenbart, dass keine (oder nur unterirdische) Verfügbarkeiten garantiert werden.
2. Service-Provider (z.B. freenet, moobicent, white) sind nur Vertriebsorganisationen und nutzen genauso diese Netze, deren SIM-Karten sind also keine Lösung per se.
3. Redundante Anbindung an das GMS/UMTS-Netz eines Anbieters (an mehrere GGSN) hätte in diesen Fällen leider auch keine Besserung gebracht, da die Störungen zu großflächign waren.
4. Redundante Auslegung der Mobilfunk-Endgeräte (z.B. zweiter Netzbetreiber oder andere Technologie) können die Verfügbarkeit drastisch erhöhen, da “Doppelfehler” sehr unwahrscheinlich sind.
5. Ein Ausweichen auf SMS könnte für einige wenige Anwendungen (z.B. Tracking) auch eine Lösung darstellen.

Und das Fazit?

Wies schrieb schon Douglas Adams? “Keine Panik!” Netzausfälle in dem jüngst vorgekommenen Umfang sind sicher die absolute Ausnahme – sie waren es jedenfalls bisher. Auch andere Technologien wie z.B. DSL kämpfen mit ähnlichen Problemen.

Man sollte sich aber immer klar machen, dass keine Technologie 100% Verfügbarkeit aufweist und man sich daher immer vor einem Projekt auch über die Anforderungen an die Verfügbarkeit Gedanken machen sollte (und nicht nur beim Bau von Flugzeugen). Aber: Verfügbarkeit hat ihren Preis und nicht zuletzt auch eine gehörige Portion Komplexität.

Für alle einzelnen Komponenten eines M2M-Systems gibt es Lösungen, die auf Redundanz basieren (z.B. für die Übertragungsstrecke: Dual-SIM und die Verwendung mehrerer Netzbetreiber).


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Wie schnell ist EDGE nun wirklich in der Praxis? Wir haben während zwei Wochen stündlich 4 Pings abgesetzt und waren positiv überrascht:

• 15% unter 250 ms
• 72% bis 300 ms
• 89% bis 350 ms
• 96% bis 500 ms
• 99,8% bis 1000 ms
• einsamer Ausreisser (1 von 1400 Messpunkten) bei 1300 ms

Der Test zeigt also sehr kurze Reaktionszeiten mit einer extrem ausgeprägten Häufung zwischen 250 und 300 ms.

Getestet haben wir mit dem Router INSYS EDGE Ethernet im Netz von T-Mobile (Karte). Das Gerät unterstützt GPRS/EDGE Class 12 (bis 230 kbps).


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Heute wird dazu meist (noch) auf den guten alten analogen Telefonanschluß zurückgegriffen, eine einfache und recht zuverlässig funtionierende Technik. Allerdings mit einigen Einschränkungen:

• Wenn der Kunde nicht die Leitung stellt, entsteht ein erheblicher logistischer Aufwand zur Schaltung des Telefonanschlusses.
• Wenn der Kunde einen Anschluß seiner Telefonanlage stellt: Achtung vor Änderungen! Eine Umstellung beim Kunden auf VoIP (Voice over IP) ist häufig ein überraschendes Ende für die Modemtechnik.
• Wenn kein analoger Telefonanschluß möglich ist, muss meist auf ein GSM-Modem ausgewichen werden. Bei Wählverbindungen (CSD – Circuit switched Data) ist die Datenrate aber meist auf magere 9600 Bit/sec begrenzt.
• Wenn regelmäßig Informationen abgerufen werden sollen, entstehen hohe Verbindungsgebühren.
• Wenn nur bei Bedarf angewählt wird – z.B. zur Fernwartung – werden Leitungsausfälle nicht erkannt. Fehlermeldungen kommen so evtl. nicht “durch”.

Lange Zeit war dieser Weg “State of Art” und tatsächlich auch meist die einzige Möglichkeit.

Mit der für wirtschaftlich interessante Bereiche flächendeckenden Ausbreitung von Mobilfunk (Coverage Maps) und Internet ergibt sich aber eine interessante – und in vielen Belangen – überlegene Alternative:

OpenVPN-Tunnel durchs Internet mit GPRS/EDGE/UMTS-Terminierung am Endgerät

Nutzt man das Internet für die internationale Verbindung und für die lokale Anbindung des Endgerätes ein lokales Mobilfunknetz, so ergibt sich etwa folgendes Bild:

Im Detail:

• Als Endgerät findet ein GPRS (oder EDGE/UMTS/HSDPA) Router mit integriertem OpenVPN Client (hier gibts eine Übersicht) Verwendung.
• Der Router nutzt eine lokale SIM-Karte um sich über den lokalen APN mit dem Internet zu verbinden.
• Wenn in der Anlage keine Mobilfunk-Coverage vorhanden ist, kann auch jeder andere Internet-Zugang genutzt werden (z.B. DSL, Wimax oder Kabel-Modem).

Der Clou:

Der Roaming-Vorgang (d.h. die Grenzüberschreitung) findet im Internet statt – zum Nulltarif, denn im Internet kennt man keine Roaming-Aufschäge.

Im Ergebnis erhält man einen weltweiten, sicheren und günstigen Remote-Zugang. Da sich die GPRS-Tarife weltweit häufig in etwa gleichen (meist sogar günstiger als in Deutschland), muss eine Fernwartung einer Anlage im Ausland nicht teurer sein als die einer Anlage in Deutschland!

Die Kosten
Monatlich sind zwischen 15 EUR und 35 EUR für ein großes GPRS-Datenpaket bzw. Flatrate auf Anlagenseite zu kalkulieren. Weitere Verbindungsabhängige Gebühren fallen nicht an – für weltweite Fernwartung ist das eher ein “Schnäppchen”.

Warum OpenVPN?
Verbindungen zu GPRS/EDGE/UMTS-Endgeräten haben einige Hürden zu überwinden, z.B. private und dynamische IP-Adressen (und das daraus resultierende NAT) und die Firewall des jeweiligen Mobilfunknetzes. Mit OpenVPN lassen sich diese Hürden einfach und elegant überwinden:

• Ein Router mit OpenVPN kann automatisch (von “innen” heraus) aus dem Mobilfunknetz die Verbindung mit dem Server initiieren.
• OpenVPN kommt ohne Probleme mit NAT zurecht (ist beim Übergang von Mobilfunknetzen auf das Internet fast immer anzutreffen)
• OpenVPN schafft einen performanten und sicheren Tunnel duch das “wilde” Internet
• OpenVPN ist einfach (im Vergleich zu IPsec sehr einfach) zu konfigurieren

Die Zentrale?
Einen Haken hat das Konzept aber doch noch: In der Zentrale muss ein OpenVPN-Server aufgebaut werden. Nach etwas Einarbeitung für Firmen mit IT-Abteilung sicher kein unlösbares Problem, aber auch an die Umgebung (Rechenzentrum, Redundanz, 24/365 Wartung) muss gedacht werden.

Aber es gibt auch Dienstleister, die professionell betriebene OpenVPN-Zugänge auf monatlicher Basis vermieten und so dem Thema die Komplexität und den Schrecken nehmen:

Die Firma mdex bietet mit dem Produkt fixed.IP einen professionell betriebenen OpenVPN Anlaufpunkt für praktisch alle Router mit OpenVPN (auch für DSL-Endgeräte).

Der Routerhersteller eWon bietet zur Kundenbindung mit Talk2M einen ähnlichen Dienst an: Nur für Endgeräte der eigenen Marke und beschränkt auf immer nur eine jeweils manuell zu startende aktive Verbindung (d.h. kein “always online”, sondern i.d.R. Wakeup per SMS).

Resourcen zu OpenVPN im Internet:

• OpenVPN Homepage
• Deutsches OpenVPN Portal mit Forum und Wiki

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Nun ist EDGE tatsächlich in der Realität in Deutschland angekommen, fast flächendeckend im Netz von T-Mobile und mit dem iPhone als prominenteste EDGE-Hardware.

Auch immer mehr industrielle bzw. M2M Router- und Modems sind als EDGE Varianten verfügbar oder zumindest angekündigt. Ein guter Grund für einen näheren Blick auf EDGE.

• EDGE?
  Enhanced Data Rates for GSM Evolution (EDGE) ist quasi der Turbolader für die Datenübertragung im GSM-Netz. Gegenüber GPRS wird durch Verwendung eines neuen Modulationsverfahrens die mögliche Datenrate deutlich erhöht. Angenehm für Netzbetreiber ist der relativ geringe Aufwand für die Netzaufrüstung, primär Softwareupdates und Baugruppentausch in den Basisstationen (d.h. kein neues Netz, keine neuen Basisstationen wie bei UMTS). Wikipedia zu EDGE.

• Wie schnell ist EDGE?
  EDGE verfügt mit ca. 60 kbit/sec/slot im Vergleich mit GPRS mit 20 kbit/sec/slot über eine etwa 3 mal größere Datenrate. Gängige Endgeräte unterstützen bis zu 5 Timeslots und können so bei geeigneten Funkverhältnissen (Up- und Downlink zusammengerechnet) bis zu 300 kbit/sec übertragen. Also deutlich schneller als ISDN im Festnetz.

• EDGE Netzabdeckung in Deutschland?
  In Deutschland ist T-Mobile der Klassenprimus, das Netz ist fast flächendeckend für EDGE ausgebaut (T-Mobile Funkversorgung), in ländlichen Gebieten für eine etwas flottere Funkversorgung ein echtes Alleinstellungsmerkmal. Vodafone und O2 haben zwar jeweils einen EDGE-Netzausbau angekündigt, aber nur an ausgewählten Standorten (nicht flächendeckend und nicht bei UMTS-Versorgung), die online verfügbaren Karten zur Funkversorgung führen das Kriterium EDGE (Stand Frühjahr 2008) nicht auf.

Wann also kann EDGE für M2M-Anwendungen Sinn machen?

EDGE ist das Bindglied zwischen dem flächendeckend verfügbarem, aber verhältnismäßig gemächlichem GPRS und schnelleren Netzen wie UMTS/HSDPA, die zwar wiederum eine ganze Größenordnung mehr Durchsatz bieten, aber eben nur in dichter besiedelten Gebieten – eben nicht flächendeckend – verfügbar sind.

1. EDGE ist ein Wohltat für jeden, den das – bisweilen mit bis zu 1000ms extrem lange – Round Trip Delay von GPRS-Verbindungen bei interakiven Anwendungen wie SSH für Fernwartung stört. Edge bleibt i.d.R. bei 400ms.
   [Update] Hier gibt es Messwerte aus der Praxis.
2. EDGE kann mit typ. bis zu 110 kbit/sec Uplink das Thema Fernwartung auch mit grafischen Oberflächen (Remote-Desktop) erträglich – aber auch nicht wirklich angenehm – machen.
3. Möglich wird die Übertragung größerer Datenmengen, z.B. Videodaten/Bilder nach einer Motion-Detection, wenn UMTS nicht verfügbar ist.
4. …

Um sich das Potential von EDGE transparent zu machen, sollte man einmal ein iPhone in die Hand nehmen und einfach einmal ein Weilchen im Internet stöbern. Das klappt eigentlich genau so gut – wenn nicht besser – als mit einem UMTS Handy.

Wer also nicht wirklich die Bandbreite von UMTS/HSDPA benötigt, findet mit EDGE das bessere GPRS (daher wird EDGE auch E-GPRS genannt), allerdings derzeit nur im Netz von T-Mobile.

Wer aber monatlich nur über geringe Datenmengen nachdenkt und keine Interaktion (z.B. Fernwartung) plant, für den hat EDGE keinerlei Bedeutung.

Der DynDNS-Service wird dazu benutzt, um einem Gerät mit einer öffentlichen, aber dynamsich wechselnden IP-Adresse einen festen DNS-Namen (z.B. M2M-Anwendung.DynDNS.org) zuzuweisen. Über eine spezielle API kann DynDNS die aktuell gültige IP-Adresse mitgeteilt werden. DynDNS trägt diese Adresse dann in ihren DNS-Server ein. Dieser Basis-Service ist kostenlos, lediglich weitergehende Dienste, z.B. für E-Mail sind kostenpflichtig.

Auch viele für M2M-Anwendungen gebräuchliche GPRS/EDGE/UMTS-Router unterstützen DynDNS zur Adressierbarkeit aus dem Internet.

Der Ausfall von DynDNS zeigt jetzt schmerzlich die Abhängigkeit von vermeintlich permanent kostenlos verfügbaren Resourcen.

M2M-Anwendungen, die auf DynDNS basieren sind derzeit nicht erreichbar.

Da Nutzer des kostenlosen Dienstes keinen Vertrag oder SLA haben, können sie derzeit nur warten und hoffen.

Anwendungen, die eine feste IP-Adresse nutzen, sind nicht betroffen.

Feste IP-Adressen für alle SIM-Karten von T-Mobile und Vodafone bekommt man bei mdex. Die Firma I.T.E.N.O.S bietet für SIMs der Marke White ebenfalls eine Option an.

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Ziel von Dual-SIM
Auch Mobilfunknetze haben eine begrenzte Verfügbarkeit, Netzbetreiber garantieren zumeist für Anwender keinerlei Verfügbarkeit oder nur eine sehr geringe von z.B. 97% p.a. – dies entspricht einem möglichem Ausfall von mehr als 250 Stunden im Jahr! Zur Ehrenrettung der Netzbetreiber muss aber festgestellt werden, dass die tatsächliche Ausfallzeit der deutschen Netze wesentlich geringer ist. Durch Dual-SIM soll ein GPRS/EDGE/UMTS-Router redundant zwei Mobilfunknetze nutzen können, um Ausfallzeiten zu überbrücken und so fast 100% Verfügbarkeit liefern. Basis für diese Strategie ist die Annahme, dass Mobilfunknetze unabhängig voneinander arbeiten und daher i.d.R. nicht gleichzeitig ausfallen.

Genau hinschauen!

In den Produktbeschreibungen steht zumeist nur “Dual-SIM” oder “zwei SIM Halter”. Nachzufragen ist, ob die beiden Mobilnetze alternativ (bei einem Ausfall) oder parallel betrieben werden können. Nach welcher Strategie erfolgt der Fall-Back auf das alternative Netz? Und wie der Schwenk zurück? Ein Router mit “Dual-SIM” alleine schafft noch keine Redundanz. Die Zentralenseite (Leitstelle) muss zu Beginn der Projektierung mit einbezogen werden, da ein Fallback auf ein Ersatznetz i.d.R. nicht transparent abläuft.

Vorsicht vor gefühlter Redundanz

Eine Verbesserung der Verfügbarkeit durch die Verwendung von zwei Mobilfunknetzen kann nur funktionieren, wenn die verwendeten Netze unabhängig arbeiten. Das ist zwar häufig, aber bei weitem nicht immer der Fall. Zwar ist generell durch die Lizenzbedingungen für die GSM- und UMTS-Netze eine gewisse Unabhängigkeit gewährleistet, aber wer sicher gehen will, muss an jedem Installationsort eines Routers prüfen, ob dort Standorte oder Netzelemente durch die verwendeten Netze gemeinsam genutzt werden. Da hilft nur eine guter Draht zum Netzbetreiber oder ein kompetenter Berater weiter. Einfach erkennbar ist die Lücke nur beim “national Roaming” von O2 im T-Mobile Netz für ländliche Gebiete: Wer dort als O2-Kunde vom Netz EDGE angeboten bekommt, befindet sich im Netz von T-Mobile.[Update: Das war einmal]

Always Online! Oder die Tücken der Blockrundung

Mit jedem GPRS/EDGE/UMTS-Verbindungsaufbau wird im Datentarif ein neuer Block begonnen – unabhängig von der tatsächlich übertragenen Datenmenge. Teuer kann es werden, wenn der Router häufig versucht auf das bevorzugte Netz zurückzufallen. Dann entstehen durch das ständige Re-Connect immer wieder neue Blöcke und entsprechende Kosten!

Fazit: Beratung ist unerlässlich
Dual-Sim kann eine Erhöhung der Verfügbarkeit bringen, sofern man von Beginn an sorgfältig projektiert und sowohl die verwendeten Endgeräte, die verwendeten Mobilfunknetze und auch das Leitstellensystem geschickt auswählt. Mit zwei SIM-Karten im Gerät allein erhält man meist nur höhere Kosten. Notwendig erscheint mir unabhängige Beratung (unabhängig vom Netzbetreiber und unabhängig vom Routerlieferanten), denn wirkliche Hochverfügbarkeit – und nicht gefühlte – ist auch im Mobilfunk eine wirklich harte Nuß.


PS:
Wenn eine Lösung wirklich hochverfügbar sein muss, dann denken Sie auch über Kombinationen zwischen GPRS/EDGE/UMTS und drahtgebundenen Techniken wie ISDN oder DSL nach. Hier gibt es gerade für den industiellen Bereich zahlreiche Lösungen, z.B. auch von Insys.

Unter der Überschrift “Nicht ganz dicht” gab es einen Bericht über die Gefahren der Fernwartung von Maschinen in der Produktion:

“Hightech-Maschinen werden nicht von Menschen gesteuert, sondern von Computern. Darauf haben Spione und Saboteure nur gewartet: Sie nutzen Sicherheitslücken in der Produktion aus. [...]“

Weiter im Beitrag wurde beschrieben, dass in einem Beispiel in der Produktion ein Modem an die Steuerung einer CNC-Maschine angeschlossen wurde. Im beschriebenen Fall für den Zugang eines Konstruktionsbüros.

Kurz darauf kam ein Konkurrent mit genau dem dort zu produzierenden Bauteil auf den Markt. Die ungesicherte(!) Modemverbindung war das Informationsleck. Nicht untypisch wird berichtet, da in der Produktion häufig die IT-Sicherheit zu kurz komme.

Aus eigener Erfahrung gibt es noch eine weitere Ursache für den einfachem Modem-Einsatzin der Produktion: Die Umgehung der IT-Abteilung! Häufig ist ein Fernzugriff (wie hier vom Konstruktionsbüro) kaum im Unternehmen duchzusetzen, die Einrichtung eines Fernzugriffs für den Partner zu aufwändig (Firewall-Administation) oder Produktion und IT sprechen einfach nicht miteinander.

Dabei ist Abhilfe eigentlich ganz einfach:

Im Bereich der industriellen M2M Kommunikation gibt es inzwischen GPRS-Router/Modems mit integriertem VPN (z.B. MoRos Pro von Insys). Jeder Maschinenhersteller kann solch ein Gerät installieren ohne die IT-Sicherheit in der jeweiligen Produktion zu gefährden (sofern die Steuerung in der Maschine nicht routet). Eine Installation ist zudem logistisch einfach zu bewerkstelligen, außer Strom ist keine weiterer Infrastruktur (wie LAN oder Telefon) erforderlich.

Wer den Aufwand eines VPNs auf der Zentralenseite scheut, kann heute auch sehr günstig auf sog. managed VPNs (Infos z.B. hier) zurückgreifen.

Beispielrechnung:

Business-Tarif mit 30MB Inklusivvolumen (Abrechnungseinheit 100KB, tägliche Blockrundung des Internet-APN des Netzbetreibers ,Grundpreis 8,40€, Folgevolumen 1,60€ pro MB, Zählwertablesung alle 15Min mit jeweils 2KB Volumen, Trennung nach jeder Ablesung)

Volumen = 4 * 24h * 30 Tage * 100 KB Abrechnungseinheit = 288MB
Kosten = 8,40€ + 258 MB * 1,60€ = 421,20€

Das reine Nutzvolumen beträgt in diesem Beispiel unter 6MB und könnte, wenn das Endgerät “always online” gehalten wird, auch für 8,40€ übertragen werden!

Eine nähere Betrachtung des Kleingedruckten

Das Stichwort Blockrundung ist ein fester Bestandteil des Kleingedruckten eines jeden Mobilfunktarifs mit der Möglichkeit zur Nutzung von GPRS. Der Ausdruck Rundung liest sich erst einmal harmlos – der unvoreingenommene Leser ahnt nichts Böses und vermutet schlicht eine Auf- oder Abrundung auf die Abrechnungseinheit des Tarifes.

Der tatsächliche Abrechnungsmodus sieht jedoch ganz anders aus: Es wird tatsächlich immer Aufgerundet, unabhängig davon ob Nutzdaten übertragen wurden!

Aufgerundet wird immer nach einer Unterbrechnung einer Sitzung und je nach Netzbetreiber und Tarif noch zuätzlich nach 24 Stunden, um Mitternacht oder gar jede Stunde.

Auch dieses Procedere scheint zunächst harmlos, bis man einmal einen exemplarischen Fall nachrechnet.

Rechenbeispiel:

Als Rechenbeispiel ziehe ich hier einen durchaus realistischen Einsatzfall heran: Ein mobil per GPRS angebundenes Endgerät soll permanent online “always on” sein und nur sehr geringe Datenmengen übertragen. Zur Vereinfachung vernachlässigen wir einfach die Nutzdaten und ebenfalls das für das Halten der Verbindung notwendige Volumen. Bei unterschiedlichen Tarifen ergeben sich dann folgende monatliche Kosten:

Beispiel-Tarif 1:

Business-Tarif mit 5MB Inklusivvolumen (Abrechnungseinheit 10KB, stündliche Blockrundung des Internet-APN des Netzbetreibers ,Grundpreis 4,20€, Folgevolumen 2,52€ pro MB)

Volumen = 24h * 30 Tage * 10 KB Abrechnungseinheit = 7,2 MB
Kosten = 4,20€ + 2,2 MB * 2,52€ = 9,75€

Beispiel-Tarif 2:

Business-Tarif mit 30MB Inklusivvolumen (Abrechnungseinheit 100KB, tägliche Blockrundung des Internet-APN des Netzbetreibers ,Grundpreis 8,40€, Folgevolumen 1,60€ pro MB)

Volumen = 30 Tage * 100 KB Abrechnungseinheit = 3 MB
Kosten = 8,40€ + 0 MB * 1,60€ = 8,40€

Beispiel-Tarif 3:

Business-Tarif mit 5MB Inklusivvolumen (Abrechnungseinheit 10KB, tägliche Blockrundung eines privaten APN ,Grundpreis 4,20€, Folgevolumen 2,52€ pro MB)

Volumen = 30 Tage * 10 KB Abrechnungseinheit = 0,72 MB
Kosten = 4,20€ + 0 MB * 2,52€ = 4,20€

Dieses Rechenbeispiel zeigt, dass man sehr genau auf die tarifbestimmenden Elemente

• Abrechnungseinheit (Blockgröße)
• Häufigkeit der Blockrundung (öffentlicher vs. privater APN)
• Inklusivvolumen

achten muss. Selbst bei einem solch künstlich trivialem Fall des “always online” Endgeräts, welches ansonsten keine Daten überträgt.

Auffällig ist der Vorteil, den ein privater APN ergeben kann

Private APNs können in weiten Grenzen entsprechend den Anforderungen parametriert werden und so erheblich Kosten einsparen. Wer die Grundkosten und die Komplexität eines privaten APNs scheut, aber trotzdem von den Vorteilen wie

• Optimierte Häufigkeit der Blockrundung,
• Wegfall der “Keep-Alive” Problematik,
• permanent feste IP Adressen für mobile Geräte,
• Erreichbarkeit,
• Sicherheit durch eine geschlossene Benutzergruppe,

profitieren möchte, kann die APNs eines Dienstleisters (z.B. mdex) nutzen.

Blick über den Tellerrand

Die Schweizer machen es uns mal wieder vor: Zumindest für den (im allgemeinen teuren) Auslandstraffic bietet die Swisscom mit der “EURO DATA OPTION 2.5 MB” mit einer Blockrundung von EINEM BYTE ein einmaliges Angebot.

Fazit

Einen Datentarif für m2m-Anwendungen sollte man nicht blind dort kaufen, wo man gewöhnlich die SIM-Karten für Handies bezieht. Suchen Sie sich einen Berater, der Netz- und Providerunabhängig berät und für den das Thema m2m zum täglichen Geschäft gehört.

• Leistungsfähige GSM/UMTS Netze mit paketorientierten Datenservices
• Konkurrenzfähige – oft günstigere – Tarife als im Festnetz
• Breite Hardwareauswahl (Universal-Router und Spezialhardware z.B. für Zählerfernauslesung)
• Spezialisierte Dienstleister für Beratung, Implementierung und Service

Was noch fehlt, ist die breite Information zu dem Thema. Einzelne Aspekte werden zwar in Fachzeitschriften aus der Anwendungssicht beleuchtet, aber viele grundlegende technische Themen bleiben häufig außen vor. Obwohl sie zum vollständigen Verständnis wichtig sind. Ebenso werden häufig die kommerziellen und ggf. auch technischen Klippen unter der Decke gehalten – für eine Erfolgsstory sicher verständlich, aber die Hilfe für Einsteiger in diese Thematik bleibt so begrenzt.

Einen Teil dieser Lücke möchte dieses Weblog zukünftig schließen und Beiträge zu verscheidenen Aspekten des “Wireless m2m” liefern:

• Grundlagen zu den Datendiensten (Technik, Traife)
• Interessantes zu Endgeräten (Neuerscheinungen, Hersteller, Techniken)
• Gedanken zu Mobilfunktarifen und Anbietern
• Beliebte Fallstricke (technischer und kommerzieller Natur)
• Interessante und auch kuriose Anwendungen
• Klatsch aus der m2m-Welt

Als Sahnehäubchen zur praktischen Nutzung entsteht noch eine Linksammlung und ein Glossar.

Viel Vergnügen wünscht

Jan Behrmann

PS:
Hinweise und Meinungen sind willkommen! Egal, ob Sie in eine “m2m-Falle” (technisch oder finanziell) getappt sind, ob Sie ein spannendes oder freches Produkt/Dienstleitung entdeckt haben oder ob Sie die Killer Applikation identifiziert haben: Lassen Sie es mich wissen.