Die Verwendung von Internetprotokoll- oder IP-Gateways zur Verbindung von drahtlosen Nicht-IP-Geräten mit dem Internet hat sich zu einem wesentlichen Bestandteil der M2M(Machine-to-Machine)- und IoT(Internet of Things)-Umgebung entwickelt. Immer mehr Remote-Geräte benötigen eine Verbindung mit dem Internet. Für Unternehmen ergibt sich daraus eine schwierige Entscheidung: Sollten Mobilfunk/HF-Gateways selbst entwickelt oder statt dessen sofort einsatzbereite Lösungen erworben werden? Diese Abhandlung soll eine Hilfestellung zum Entscheidungsprozess zwischen Entwicklung und Erwerb bieten, den zahlreiche Unternehmen in modernen dynamischen M2M-Umgebungen durchlaufen.
Gründe für ein Gateway
Örtlich verteilte Netzwerke und dezentrale Anlagen kommen immer häufiger zum Einsatz und erhöhen so den Bedarf an Remotezugriffsmöglichkeiten auf Geräte und Daten – eine Anforderung, die für jede Branche zunehmend an Bedeutung gewinnt. Immer mehr Unternehmen sind darauf angewiesen, die neuesten Informationen direkt umzusetzen, um ihre Geschäftsprozesse und betriebliche Effizienz zu optimieren. Das Gateway wird häufig als Datenaggregator bezeichnet. Es stellt einen wesentlichen Bestandteil in der Verbindung des Edge-Geräts mit dem IP-Netzwerk dar. Das Gateway ermöglicht den Rücktransport der Daten an das IP-Netzwerk, wenn keine IP-Verbindung vorhanden ist oder wenn der Zugriff auf ein lokales IP-Netzwerk verweigert wurde.
Bei der Einschätzung von Gateway-Optionen muss bedacht werden, ob der Zugriff auf das IP-Netzwerk eines Kunden aus berechtigten Sicherheitsgründen verweigert werden könnte. Sofort einsatzbereite Gateways ermöglichen eine sichere IP-basierte Verbindung zur zuverlässigen und nahtlosen Bereitstellung von Edge-Daten in einer Cloud-Plattform sowie einer Unternehmensanwendung, wenn kein Netzwerk vorhanden ist. Ein sofort einsatzbereites Gateway mit integrierten Sicherheits- und Cloud-Funktionen ermöglicht Unternehmen die einfache, skalierbare Verwaltung eines Netzwerks mit Tausenden entfernten Geräten.
Der Markt im rasanten Wandel
Der Gateway-Markt erlebt derzeit seine eigene Wiedergeburt. Bei manchen der ersten Gateway-Gestaltungen und -Architekturen standen ein hoher Modularitätsgrad sowie hochzuverlässige und kostenintensive Funktionen im Mittelpunkt. Diese ersten Gateways und deren Bereitstellungen erfüllten ihren Zweck und bewiesen so, dass IT-Technologie auch in äußerst anspruchsvollen Umgebungen zuverlässig funktionieren kann. Heutzutage besteht nach wie vor Bedarf an äußerst widerstandsfähigen Gateway-Lösungen. Der Bedarf an anwendungsspezifischen Gateways jedoch lenkt den Markt auf neue Wege. Ein Beispiel hierfür ist das Liftmaster MyQ Internet Gateway, das für Garagentore Anwendung findet. Bei dem Gateway handelt es sich um ein Gerät mit eingeschränktem Funktionsumfang, das es dem Nutzer ermöglicht, per ISM- und 802.11-Technologie mit dem Garagentor zu interagieren. Das Gateway dient ausschließlich der Interaktion mit dem Garagentor. Durch Gateways wie etwa das ConnnectPort X2e® von Digi haben Kunden zudem die Option einer sofort einsatzbereiten Lösung und können für Projekte mit spezifischen Anwendungsanforderungen auch auf benutzerspezifische Anpassungsfunktionen zurückgreifen.
Faktoren bei der Entscheidung zwischen eigener Entwicklung und Erwerb
Die Entscheidung zwischen eigener Entwicklung und Erwerb ist eine der wichtigsten Entscheidungen, die bei der Bereitstellung von intelligenten Systemlösungen getroffen werden müssen. Sie hat wesentliche Auswirkungen auf jede weitere künftige Entscheidung.
Bevor ein Kunde eine abschließende Entscheidung zugunsten einer eigenen Entwicklung oder eines Erwerbs treffen kann, müssen verschiedene Kriterien berücksichtigt werden. Neben den technischen Aspekten des Gateway-Designs sind dies Überlegungen zu Konnektivitätsoptionen, ob weitere benutzerdefinierte Anwendungen oder Dienste angeboten oder verkauft werden oder welche zusätzliche Kosten entstehen.
Viele Unternehmen scheitern bei dem Versuch, eigene Gateways zu entwickeln, da die hierfür eingesetzten Entwicklungstechnologien jenseits ihrer Kernkompetenzen liegen. Die Gestaltung eines Gateways ist realisierbar. Ohne das richtige
Fachwissen kann ein derartiges Projekt jedoch scheitern und dessen Abschluss um Monate verzögert werden. Durch den Erwerb eines Gateways mit PTCRB- und Anbieter-Zertifizierung kann die Markteinführung einer Lösung zuverlässig nach Zeitplan erfolgen, da die hierfür erforderlichen Netzwerkverbindungen stehen, das mit dem Design verbundene Risiko reduziert wird und die Gesamtkosten der Zertifizierung geringer ausfallen. Unternehmen müssen ihre Stärken kennen. Weitaus wichtiger ist jedoch die Kenntnis ihrer Schwächen.
Weitere Faktoren bei der Entscheidung zwischen eigener Entwicklung und Erwerb
Markteinführungszeit
o Gatewaydesigns können einen erhöhten Zeit- und Kostenaufwand für ein Designprojekt bedeuten
Optionen und Kompromisse in Zusammenhang mit Hardware und Konnektivität
o Sub-GHz, 2,4 GHz, Ethernet, 802.11, mobilfunk- und satellitengestützt
Software-Entwicklung
o Welche Firmware- und lokalen Intelligence-Funktionen müssen in ein Gateway integriert werden? o Sicherheit
o Cloud-Dienst
Zertifizierungen
o Behördlich und vom Anbieter
Wartungs- und Supportkosten
o Technische, behördliche und für Anbieter
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Firmware-Aktualisierungen über das Funknetz
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Sicherheitsaktualisierungen und -Patches
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Ressourcen und Fachwissen für komplexe Drahtlossysteme
Das Design und die Entwicklung eines Gateways mithilfe eines Referenzdesigns von Unternehmen wie Freescale, STMicro oder Texas Instruments stellt eine Methode zur Entwicklung eines benutzerdefinierten Gateways dar. Die Nutzung von Referenzdesigns ist ein bewährtes Verfahren zur Gestaltung von Gateways. Zur Entwicklung einer zuverlässigen Lösung, die zusammen mit Ihrem Unternehmen wächst, gehört jedoch erheblich mehr. Die Wahl eines Gateways, das einen Open-Source-API-Client verwendet, kann die Anforderungen der Software-Entwicklung erleichtern. Gateways, die Python verwenden, bieten dem Kunden Flexibilität und leichte Bedienbarkeit. Ein Beispiel für ein derartiges Gateway ist ConnectPort X2e von Digi, das auf der i.MX28-Technologie von Freescale® Semiconductor aufbaut.
Fallbeispiel: Solaranlagen unkompliziert, einfach und kostengünstig installieren
Auf Solarenergie basierende Technologien haben einen langen Entwicklungsweg hinter sich. Auch die IP-Gateway-Technologie hat in den letzten Jahren erhebliche Fortschritte verzeichnet. Noch vor nicht allzu langer Zeit waren Solarpaneele für Kunden eine kostspielige Angelegenheit. Der Markt konzentrierte sich hierbei auf Wohnhäuser. Für Unternehmen war dies aufgrund der Kosten schwer umzusetzen. Die Überwachung der Systeme war auch ein Problem, besonders in großen Bürokomplexen, in denen bereits ein Gebäudeautomatisierungssystem vorhanden war.
Mit den sinkenden Preisen von Solarpaneelen und dem wachsenden Interesse an „Smart Energy” begannen die Solarhersteller, in den kommerziellen Sektor zu expandieren. Für eine erfolgreiche Realisierung mussten mehrere wesentliche Anforderungen erfüllt werden:
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Möglichkeit der Remote-Überwachung des Gerätezustands über weite Entfernungen
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Skalierbarkeit
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Sicherheit
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Möglichkeit des Arbeitens außerhalb der Netzwerkinfrastruktur
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Kosteneffektivität als Komponente einer Gesamtlösung
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Zuverlässigkeit
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Integration aller erforderlichen Wireless-Zertifizierungen
Auf der Suche nach innovativen Lösungen stellten Solarunternehmen fest, dass ein IP-Gateway-Gerät als Element einer Solaranlage diese Anforderungen erfüllen und kurzfristig am Markt eingeführt werden konnte.
ConnectPort X2e von Digi stellte mit einer Anwendung dieser Art eine wertvolle Lösung bereit:
Das Gateway ConnectPort X2e verfügte über folgende Eigenschaften:
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ZigBee bei 2,4 GHz
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Ethernet
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Option eines Gateway-Modells mit Mobiltelefon
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Spezifische Firmware, die die Anforderungen der Anwendung erfüllte
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Remoteverbindung mit:
o Möglichkeit der Remote-Überwachung des Systemzustands o Aktualisierung der Firmware an Remote-Knoten per Remotezugriff
Die Remotekonnektivität wurde durch die Ergänzung der Gesamtlösung durch Device Cloud von EtheriosTM sichergestellt. Hierdurch sowie durch die Funkverbindungsoption für Remote-Installationen konnte mit einem Netzwerk gearbeitet werden, das vor Ort nicht vorhanden war, und damit der Aufwand vermieden werden, der mit der Nutzung eines existierenden Netzwerks einhergeht.