Arrow Electronics und Arkessa: Global Roaming Services für Industrial IoT

Autor Michael Eckstein

Ein IoT-Gerät ohne Datenanbindung ist wie ein Zug ohne Gleise: Es bewegt sich nichts. Daher wollen Distributor Arrow Electronics und Konnektivitätsanbieter Arkessa ein „One stop shop“ für Entwickler von IoT-Produkten sein. Im Gespräch mit ELEKTRONIKPRAXIS erklären die Unternehmen ihren Ansatz.

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Komplexe Verbindungen: Wenn industrielle IoT-Geräte in mehreren Ländern oder gar weltweit zum Einsatz kommen sollen, kommt der Wahl des Konnektivitätsanbieters eine besondere Bedeutung zu.
Komplexe Verbindungen: Wenn industrielle IoT-Geräte in mehreren Ländern oder gar weltweit zum Einsatz kommen sollen, kommt der Wahl des Konnektivitätsanbieters eine besondere Bedeutung zu.
(Bild: Arkessa)

Das industrielle IoT ist angetreten, Anwendungen wie Maschinenwartung oder Güter-Tracking zu revolutionieren. Glaubt man den Anbietern, reicht in Zukunft in vielen Fällen eine Zentrale, um weltweit genau zu wissen, wo ein bestimmtes Asset gerade verschifft wird oder welches Kugellager in welcher Maschine möglicherweise nicht mehr ganz rund läuft. Möglich macht dies die globale Vernetzung über das Internet of Things.

Doch ist es tatsächlich so einfach? Schließlich ist bereits das Aussuchen eines normalen Handy-Vertrags angesichts von Myriaden möglicher Optionen eine Sisyphus-Aufgabe. Und hier sind meist nur zwei bis drei Mobilfunkanbieter (Mobil Network Operator, MNO) in der engeren Wahl.

Im IoT sieht das anders aus: Bereits auf nationaler Ebene bieten mehrere MNO IoT-Konnektivitätsdienste an. Darüber hinaus gibt es alternative Maschinennetze wie Sigfox oder LoRaWAN. Welcher Provider ist geeignet für das eigene Vorhaben? Sobald ein Produkt international in Nachbarländern oder sogar weltweit eingesetzt werden soll, wird es vollends unübersichtlich. Welcher MNO bietet wo welche Services an? Wie zuverlässig sind die Netze? Welche Funktionalitäten und Sicherheitsstandards versprechen die Anbieter? Und können sie diese auch einhalten? Wie funktioniert grenzübergreifendes Roaming? Lässt sich bei all den Variablen überhaupt ein stabiler Betrieb des eigenen IoT-Produkts sicherstellen?

Bei der Konnektivität sind viele Entwickler überfordert

Selbst etablierte Hardwarehersteller sind in Punkto Konnektivität oft überfordert. Und stehen schnell vor der Frage, ob sie sich das nötige Wissen überhaupt so schnell aneignen können, wie ihr Produkt auf den Markt kommen soll. Hinzu kommt: Mit hoher Wahrscheinlichkeit hängen einige Punkte des Hard- und/oder Softwaredesigns von den zu evaluierenden Konnektivitätsservices ab. Wenn es dumm läuft, müssen die eigenen Entwickler fertig designte Pakete noch einmal aufschnüren und nacharbeiten – mit allen Auswirkungen auf Prozesse etwa bei der Qualitätssicherung und beim Testing.

Alternativ können sie sich an Anbieter wenden, die sich auf globale Konnektivitätsdienste spezialisiert haben. Einen Schritt weiter gehen Arrow und Arkessa: Der Distributor kooperiert mit dem Konnektivitätsspezialisten, um Anwendern das Entwickeln von IIoT-Produkten so weit wie möglich zu erleichtern. „Arkessa arbeitet seit weit über zehn Jahren weltweit mit Mobilfunknetzbetreibern, den MNOs, zusammen. Wir haben Konnektivitätsdienste entwickelt, die sich genau auf den Bedarf von Industriekunden anpassen lassen und wenn nötig auch globales Roaming unterstützen“, sagt Paul Donaldson, International Sales Director von Arkessa.

Mit Arbeitsteilung zum Komplettangebot für IIoT

Arrow steuert Hardware-, Software und Design-Expertise bei. „Aufgrund unserer Historie als Distributor haben wir Zugriff auf die neusten Techniken der Top-Hableiterhersteller“, sagt Iain Warner, Engineering Manager, IoT, EMEA von Arrow Electronics.

Gemeinsam könne man von der Auswahl der Komponenten über das Design mithilfe geeigneter Entwicklungskits bis hin zu den benötigten Konnektivitätsservices ein Gesamtpaket schnüren, das Kunden das Entwickeln ihrer Idee bis zum fertigen Produkt inklusive maßgeschneiderter Konnektivität so weit wie möglich vereinfacht und beschleunigt.

„Idealerweise klären wir im Gespräch mit dem Kunden bereits im Vorfeld ab, welche Funktionen das Produkt haben soll und wo es eingesetzt werden soll“, sagt Warner. Seine bisher gemachten Erfahrungen würden zeigen, dass Kunden froh sind, mehr als nur eine Empfehlung von Arrow zu erhalten: „Wir führen sie gemeinsam durch den gesamten Prozess.“

Myriaden Möglichkeiten ziehen Auswahlprozess in die Länge

Den Aufwand für das Evaluieren der am besten für den eigenen geplanten Einsatzzweck geeigneten Konnektivitätslösung dürften Entwickler nicht unterschätzen, warnt der Arrow-Manager. Seine Kunden verortet er in vielen vertikalen Märkten, etwa Industrie 4.0, Retail, Smart City, Transportwesen, Lagerhaltung, Infrastrukturprojekte wie Smart Metering und andere. „Sie alle haben individuelle, oft sehr unterschiedliche Anforderungen an die Datenverbindungen“, erklärt Warner.

Iain Warner, Engineering Manager, IoT, EMEA von Arrow Electronics: „Aufgrund unserer Historie als Distributor haben wir Zugriff auf die neusten Techniken der Top-Hableiterhersteller.“
Iain Warner, Engineering Manager, IoT, EMEA von Arrow Electronics: „Aufgrund unserer Historie als Distributor haben wir Zugriff auf die neusten Techniken der Top-Hableiterhersteller.“
(Bild: Arrow Electronics)

Je nach geplantem Einsatzzweck – regional, national, international bis hin zu global – müssten etliche MNOs und ihre oft umfangreichen Angebote im Detail untersucht werden. Eine Aufgabe, die für sich genommen bereits Monate dauern kann.

Doch diese Zeit habe heute keiner mehr: Die typische Time-to-Market für Elektronikprodukte habe sich in den letzten Jahren drastisch verkürzt – bei gleichem oder höherem Anspruch an dessen Qualität. „Früher dauerte der Prozess 9 bis 18 Monate“, sagt Warner, „heute soll selbst eine Neuentwicklung nach 3 bis 6 Monaten marktreif sein“. Um die eigenen Kunden besser bei der Entwicklung von IoT-Produkten unterstützen zu können, habe man die bereits bestehende Zusammenarbeit mit Arkessa erweitert.

Globale Roaming-Plattform fasst weltweit Mobilfunknetze zusammen

Was unterscheidet Arkessa von einem MNO wie Deutsche Telekom oder Vodafone? „Wir sind ein unabhängiger ‚Mobile Virtual Network Operator‘“, sagt Donaldson. Soll heißen: Arkessa arbeitet weltweit mit den in den jeweiligen Ländern agierenden MNOs zusammen und kann so eine durchgängige Konnektivität anbieten – im globalen Maßstab. Das Unternehmen bietet sozusagen einen Meta-Mobilfunkservice für die Datenkommunikation von IoT-Anwendungen an.

Klarer Fokus liege dabei auf industriellen Embedded-Anwendungen, sagt Donaldson: „Wir arbeiten mit den wichtigsten Halbleiter-, Modul- und Embedded-SIM-Herstellern zusammen.“ Dadurch sei man in der Lage, zielgenau Konnektivitätslösungen anzubieten – und Entwickler von dem langwierigen MNO-Evaluierungsprozess zu befreien. Bereits seit über einem Jahrzehnt bediene man Industriekunden, „damals hieß IoT noch M2M“, schmunzelt Donaldson.

Der Markt habe sich in dieser Zeit gewandelt, resümiert der Arkessa-Manager: „Früher stand das Hardware-Produkt im Vordergrund, heute sind es umfassende Services.“ Und um IoT-Dienstleistungen verkaufen zu können, brauche es neben der Hardware eben auch eine zuverlässige, sichere und kosteneffiziente Konnektivität.

Sofort einsetzbares IoT-Produkt statt nur funktionierende Hardware

Und genau hier kommt die Kooperation mit Arrow ins Spiel: Gemeinsam könne man vom Start weg Kunden intensiv beraten – von der Komponentenauswahl über das Design und Engineering bis hin zur maßgeschneiderten Konnektivitätslösung. „Arrows Kunden bekommen genau die Lösung, die sie brauchen: Vom SIM bis in die Cloud, inklusive dem oft komplexen Routing der Daten über Mobilfunknetze, und zwar überall“, sagt Donaldson.

Paul Donaldson, International Sales Director von Arkessa: „Wir haben Konnektivitätsdienste entwickelt, die sich genau auf den Bedarf von Industriekunden anpassen lassen und wenn nötig auch globales Roaming unterstützen.“
Paul Donaldson, International Sales Director von Arkessa: „Wir haben Konnektivitätsdienste entwickelt, die sich genau auf den Bedarf von Industriekunden anpassen lassen und wenn nötig auch globales Roaming unterstützen.“
(Bild: Arkessa)

Erfolgreich sei man auch deswegen, weil „wir sowohl die ‚Embedded-Sprache‘ als auch die ‚MNO-Sprache‘ sprechen“. Dadurch sei es möglich, die Anforderungen der Embedded-Entwickler mit den passenden Mobilfunkdiensten in Einklang zu bringen. In dieser Konstellation sei es wichtig, transparent zu sein: „Egal, welche Hardware ein Anwender mit welchem Cloud-Angebot zusammen nutzen möchte: Wir stellen sicher, dass der Datenaustausch zuverlässig und sicher funktioniert.“

5G spielt derzeit noch keine Rolle im IoT

Das Arkessa-Angebot überspannt sämtliche derzeit für die Maschinenkommunikation nutzbaren Mobilfunktechniken: 2G, 3G, 4G inklusive LPWAN wie NB-IoT und LTE-Cat M. Die nächste Mobilfunkgeneration 5G spielt laut Donaldson noch keine Rolle, aus verschiedenen Gründen: Die ersten Netze würden gerade erst installiert, und diese seien zunächst auf typische Endkundenbedarfe ausgerichtet – sprich: mobile Breitbandkommunikation mit hohen Datenraten. Für industrielle IoT-Anwendungen sei dies belanglos.

„Dafür sind zum Beispiel NB-IoT oder LTE-Cat M besser geeignet“, sagt Donaldson. Zumal die Techniken ohnehin in den 5G-Standard übernommen wurden, also auch in den neuen Netzen funktionieren. „Aus meiner Sicht sind beide Techniken gut geeignet, um die Investitionsrisiken für Anwender über die nächsten zwei bis fünf Jahre zu minimieren“, sagt Donaldson. Warner ergänzt, dass Arrow je nach Kundenbedarf auch Projekte mit LoRa und Sigfox betreut, etwa wenn eine spezielle Anwendung nur sehr geringe Datenraten erfordert. „Doch für viele Use Cases sind Mobilfunknetze besser geeignet. Daher präferieren wir diesen Ansatz.“

Komplex: Die Frage nach der besten Konnektivität für das IoT

Donaldson weist darauf hin, dass die Frage nach der am besten geeigneten Konnektivitätstechnik sehr komplex ist und es nicht die eine Lösung gibt, die für alle Vorhaben weltweit funktioniert. Die verfügbaren Funktechniken würden in den verschiedenen Ländern sehr unterschiedlich implementiert. Fallstricke würden zum Beispiel dort lauern, wo kein permanentes Roaming erlaubt sei. Weltweit gebe es vier bis fünf Staaten, dazu zählt der wichtige Markt Brasilien. „Um die Regionen abzudecken, muss man also mit mehreren lokalen MNOs Verträge schließen.“

Ein Hersteller von IoT-Produkten kennt derartige Details in der Regel nicht – „und kann sich echte Probleme einhandeln“, warnt Donaldson. „Da wir uns seit vielen Jahren global mit diesem Thema befassen, können wir Anwender detailliert beraten“, ergänzt er.

Typischerweise würden auch Unternehmen, die mit ihren IoT-Applikationen global agieren wollen, letztlich nur einige ausgesuchte Länder abdecken müssen. „Praktisch keiner will letztlich sämtliche 194 Staaten abdecken. Das würde auch ziemlich teuer werden“, sagt Donaldson. Meist geht es um Länder, mit denen sich Teile der wichtigsten Märkte abdecken lassen – Nord- und Südamerika, Asien und Europa.

Zuverlässigkeit und Zukunftssicherheit

Damit IoT-Geräte in vielen Ländern funktionieren, setzt Arkessa auf eUICC-Karten (embedded universal integrated circuit card), eine Entwicklung der SIM-Karten. Im „M2M Form Factor“ (MFF2) messen diese sehr kleinen „Chip-on-Board“-Karten (COB) nur 5 mm x 6 mm. In ihrem mindestens 512 kByte großen Speicher lassen sich mehrere Provider-Profile ablegen, so dass sich der MNO per (Fern-)Befehl wechseln lässt. „Dadurch wird vermieden, dass SIM-Karten ersetzt werden müssen, was im Allgemeinen unmöglich ist, da die meisten eUICC-Karten im MFF2-Formfaktor vorliegen und gelötet sind“, sagt Donaldson.

Die Lösung ermögliche praktisch „Roaming out of the box“. Damit sei es egal, wo IoT-Geräte entwickelt, produziert, getestet und auf den Markt gebracht würden. „Über unsere Global Roaming Plattform können wir sie bei Bedarf nachträglich umprogrammieren.“ So ließe sich die Lokalisierung optimieren, etwa indem in ausgesuchten Regionen durch einen Wechsel zu einem besser geeigneten MNO die Kosteneffizienz oder technische Eigenschaften wie die Latenz verbessert werde.

Nur eine Plattform statt viele MNO-Schnittstellen

Diese Global Roaming Plattform macht Arkessa zum Meta-Provider: Kunden sehen nur die Plattform, nicht die darunter liegenden Netze der einzelnen Betreiber. „Wir arbeiten seit vielen Jahren daran, möglichst viele MNO in unsere Plattform zu integrieren und globale Roaming-Vereinbarungen zu verhandeln“, sagt Donaldson. Man sei in der Lage, direkt auf vereinbarte Leistungsmerkmale der einzelnen MNOs zuzugreifen.

Mit welchem Netz sich ein SIM verbindet, könnten Anwender jederzeit in der Plattform überprüfen. „Wichtig ist, dass sie sich darum aber nicht kümmern müssen.“ Denn Kunden sei es in der Regel egal, ob ihre Daten beispielsweise über das Netz der Deutschen Telekom oder Vodafone fließen. Sie wollen sichergehen, dass die Daten absolut zuverlässig übertragen werden. Ist die Verbindung sicher, klappt der Verbindungsaufbau immer, bleibt der Preis auch beim Wechsel des MNO konsistent? „Hier liegt unserer Value: Abdeckung, Betriebs- und Preiskonsistenz“, betont Donaldson.

IoT-Geräte sollten eine gewisse Intelligenz mitbringen

Warner ergänzt: „Für eine optimale Performance ist es wichtig, dass ein IoT-Gerät eine gewisse Intelligenz hat. Etwa um die Verbindungsqualität zu ermitteln und die Verfügbarkeit optionaler Verbindungen zu checken.“ Arrow könne Entwicklern zeigen, wie sie ihre Geräte optimal dafür auslegen, eine passende Firmware programmieren und diese konfigurieren, damit sie die möglichen Optionen auch nutzen können. So ließe sich die bestmögliche Zuverlässigkeit erreichen.

In Kombination seien Arkessa und Arrow ein „One stop shop“: Ein Kunde könne zum Beispiel ein Produkt in Deutschland entwickeln, in China fertigen und testen und in den USA auf den Markt bringen: „Wir sind in der Lage, für jeden Bedarf eine passende Lösung anzubieten, inklusive einer vorkonfigurierten SIM- beziehungsweise eUICC-Karte.“ So sei das Produkt vom ersten Tag an sofort nutzbar.

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