Drahtlose M2M-Kommunikation Embedded-SIM und globale Services eröffnen neue Chancen

Autor / Redakteur: Daniel Collins* / Jan Vollmuth

Trotz der Vielfalt und Wirtschaftlichkeit von M2M-Lösungen hat sich diese Technologie aufgrund der technischen und wirtschaftlichen Herausforderungen bei der Realisierung durchgängiger M2M-Lösungen, kaum durchgesetzt – Herausforderungen, die jedoch mit der aktuellen M2M-Technologie gemeistert werden können.

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Vielseitige Anwendungsmöglichkeiten: Drahtlose M2M-Kommunikation eignet sich z.B. für Flottenmanagement, den Einsatz am Point of Sale oder als Navigationshilfe
Vielseitige Anwendungsmöglichkeiten: Drahtlose M2M-Kommunikation eignet sich z.B. für Flottenmanagement, den Einsatz am Point of Sale oder als Navigationshilfe
( Archiv: Vogel Business Media )

Die Marktdurchdringung von Wireless-M2M-Lösungen (M2M – Machine to Machine) beträgt derzeit weniger als 2% - aus verschiedenen Gründen. So erfolgt die Realisierung einer Wireless-M2M-Lösung ähnlich wie der Aufbau eines Mobilfunknetzes: Beide Technologien verwenden ein SIM (Subscriber Identity Module) in Verbindung mit einem Modem zur Realisierung der Wireless-Konnektivität und Subskriptionsdienste.

Um M2M-Kommunikation zu ermöglichen, muss ein Produkt um diese integrierte Einheit herum entwickelt und die entsprechende Anwendungssoftware geschrieben werden.

Zudem ist eine enge Zusammenarbeit mit dem Mobilnetzbetreiber erforderlich, der das SIM geliefert hat, um eine durchgängige Konnektivität sicherzustellen. Damit verbunden ist das Freischalten der Dienste, das den Beginn des gebührenpflichtigen Zeitraums auslöst.

Da zwischen Herstellung und Verkauf eines M2M-Produktes Monate vergehen können, entstehen beim entwickelnden Unternehmen Kosten, da es für alle Gebühren des Mobilnetzbetreibers aufkommen muss, bis der Endkunde das Gerät erhält.

Problem der grenzüberschreitenden Kommunikation

Wer sein drahtloses M2M-Produkt weltweit verkaufen möchte, steht vor weiteren Herausforderungen: Um Geräte z.B. in 20 Ländern kommunizieren zu lassen, muss man eine Geschäftsbeziehung zu 20 verschiedenen Mobilnetzbetreibern aufbauen, 20 Serviceverträge unterhalten (alle mit verschiedenen Bedingungen), 20 SIM SKUs verwalten, 20 verschiedene Herstellungsprozesse abwickeln und 20 verschiedene Distributionsprozesse koordinieren. Dies kann die Implementierung der M2M-Kommunikation übermäßig verteuern.

Die Umgebungsbedingungen bestimmter Marktsegmente wie z. B. Automotive stellen weitere technologische Anforderungen. So sind SIM-Karten und ihre Halter in der Regel herausnehmbare, dünne Kunststoffteile. Dieses Material ist nicht für extreme Temperaturen, hohe Luftfeuchtigkeit oder starke Vibrationen ausgelegt wie sie in Kraftfahrzeugen auftreten können. Zudem müssen Automobilanwendungen eine Haltbarkeit von min. zehn Jahren aufweisen. SIM-Karten und Kartenhalter aus Kunststoff sind für diese industriellen Anforderungen nicht stabil genug.

Embedded-SIM-Technologie ermöglicht industrietaugliche Lösungen

Angesichts der oben beschriebenen Herausforderungen scheint die Entwicklung drahtloser M2M-Lösungen nur für spezielle Anwendungen interessant. Weit gefehlt: Neue Entwicklungen bei M2M-Diensten und -Technologien ermöglichen den Einsatz robuster, industrietauglicher Anwendungen, die Vorteile durch große Stückzahlen bieten.

So bieten z.B. M2M-Mobilnetzbetreiber inzwischen Dienste, die eine weltweit gültige SIM verwenden. Damit wird der multinationale Betrieb von M2M-Produkten deutlich günstiger als in der Vergangenheit.

Darüber hinaus sinken durch automatisches Freischalten (Auto-Provisioning) die Kosten für den Hersteller: Dank dieser Funktion bleiben kommunikationsfähige Geräte zunächst im Standby-Modus, bis sie nach dem ersten Einschalten automatisch freigeschaltet werden. Erst ab diesem Moment fallen die Gebühren für die Funkübertragung an, die so vollständig dem Endkunden berechnet werden können.

M2M-Anwendungen stellen besondere Anforderungen an das SIM

Eine weitere Entwicklung, von der M2M-Lösungen profitieren, betrifft die SIM-Karten. SIM-Karten wurden unter der Voraussetzung realisiert, dass das Wireless-Gerät und der Vertrag über die bei einem Service-Provider abonnierten Dienste getrennt betrachtet werden. Gleichzeitig wechseln die Nutzer eines Mobiltelefons ihren Provider relativ häufig. Daher kann das SIM aus dem Gerät genommen werden.

M2M-Anwendungen stellen ganz andere Anforderungen an eine SIM-Karte: Hier geht man für ein Gerät samt SIM von einer Lebensdauer von zehn Jahren und mehr aus, in der das SIM meist im Gerät bleibt.

M2M-Geräte werden zudem in rauen Umgebungen in der Industrie oder im Kraftfahrzeug eingesetzt, wo die Produkte extremen Temperaturen, Feuchtigkeit und Vibrationen ausgesetzt sind. Das Material herkömmlicher SIMs ist diesen Anforderungen nicht gewachsen.

Das SIM wird als Chip auf der Leiterplatte platziert

Die Lösung heißt SIM on a Chip: Dabei wird das SIM einfach als Chip mithilfe von Bestückungsmaschinen auf der Leiterplatte eines M2M-Geräts integriert. Damit entfällt u.a. der Kunststoffrahmen zur Aufnahme der SIM-Karte und die elektronischen Verbindungen können direkt mit den Pins des Chips hergestellt werden. Außerdem kann das fertige Gerät ohne manuelles Eingreifen nach der Bestückung direkt getestet werden.

Derzeit liegen für SIM-Chips noch keine Standardgröße fest, doch voraussichtlich werden sich typische Größen wie QFN 44 durchsetzen.

Integrierte M2M Service- und Hardwareanwendungen als Innovationstreiber

Die vielleicht interessanteste Innovation in der M2M-Kommunikation resultiert aus der Entwicklung integrierter Lösungen, die M2M-Mobildienste und Embedded-SIM-Hardware elegant kombinieren. Damit erhalten Unternehmen eine Komplettlösung, die Entwicklung und Einsatz ihrer Anwendungen erheblich vereinfacht.

So haben z.B. Wavecom und Jasper Wireless gemeinsam ein globales SIM entwickelt, das in den neuen Wireless Microprocessor 50 von Wavecom eingebettet wird. Dieses „inSIM-Modul“ nutzt den globalen Service von Jasper Wireless, der Kunden in über 45 Ländern einen Online-Zugang zum Ortstarif bietet, sobald sie ihre Geräte aktivieren.

Vielseitig: Das Jasper Wireless Network unterstützt alle GSM-Standards wie GPRS, EDGE und UMTS sowie SMS-Versand (Archiv: Vogel Business Media)

Bei dieser Lösung muss der Gerätehersteller nur das Modul kaufen, um die drahtlose Kommunikation zu ermöglichen. Weitere Vorteile: Reduzierte Platzbedarf auf der Platine, weniger Bauteile, reduzierte Fehlerquote bei der Fertigung, und eine vereinfachte Supply Chain.

Alles unter Kontrolle: Mithilfe des Jasper Wireless M2M Controll Center, hier am Beispiel Point of Sale, werden die M2M-Geräte verwaltet (Archiv: Vogel Business Media)

Durch die Integration von M2M-Hardware und -Dienst kann eine zentrale Anlaufstelle bereitgestellt werden für den Zugang zu Updates, Diagnose-Diensten, Fehlerbehebung und Wartung. So benötigen Hersteller weniger Zeit für Test und Zertifizierung ihrer M2M-Lösungen.

Neue M2M-Technologien eröffnen Anwendungen neue Märkte

Aktuelle M2M-Kommunikationstechnologie lassen innovative Anwendungen in neuen und bestehenden Märkten erwarten. Telemedizin z.B. ist ein relativ junger vertikaler Markt für Anwendungen der Fernüberwachung: So können etwa Patienten mit chronischen Leiden auch Zuhause unter kontinuierlicher ärztlicher Kontrolle stehen, womit ihre Lebensqualität steigt – und die Zahl der Klinikaufenthalte sinkt.

Die öffentliche Hand ist ein weiterer vertikaler Markt für Wireless-M2M-Kommunikation. Die Europäische Union beispielsweise hat vor wenigen Monaten die so genannte eCall-Verfügung erlassen, die vorschreibt, dass alle neuen Fahrzeugmodelle innerhalb der kommenden 2 bis 3 Jahre mit einem drahtlosen Notfall-Meldesystem auf M2M-Basis ausgerüstet werden müssen.

Dieses Notfall-Meldesystem kann bei einem Unfall manuell oder automatisch aktiviert werden und Rettungsdienste alarmieren. Bei einem schweren Unfall, bei dem der Fahrer bewusstlos oder desorientiert ist, kann das eCall-System automatisch die Position des Fahrzeugs an das lokale Notfall-Einsatzteam durchgeben.

*Daniel Collins ist Chief Technology Officer Wireless bei Jasper Wireless

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