Machine-to-Machine-Mobilfunkkommunikation Die Vorteile netzunabhängiger SIM-Karten

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M2M-SIM-Karten sichern unter anderem den zuverlässigen Betrieb von E-Ladesäulen. Sie ermöglichen Fahrerinnen und Fahrern von E-Autos verlässliches Laden und Bezahlen. Betreiber profitieren von der vorausschauenden Wartung der Anlagen. Doch die kleinen Karten können noch mehr.

Die Digitalisierung durchdringt immer mehr Branchen, immer mehr Geräte werden Teil des Internet of Things: Drucker rechnen nach Seiten ab und bestellen automatisch Tinte oder Toner nach, medizinische Geräte oder Messgeräte in Fabrikanlagen kommunizieren untereinander und tauschen Daten mit Anwendungsplattformen aus. Fahrzeuge, vom E-Scooter bis zum Transporter, lassen sich über Apps orten und mieten. Für alle diese Dienste ist es wichtig, dass zu jeder Zeit Daten über das Internet ausgetauscht werden können.

Mobilfunk ist die Antwort auf die Frage, wie einfach und sicher miteinander kommuniziert werden kann. Bei E-Mobility beispielsweise gilt das nicht nur für Fahrzeuge, sondern auch für stationäre Geräte, wie Ladestationen für E-Autos.

Verlässliche Datenverbindungen sind bei IoT-Anwendungen ein Muss

Praktisch alle Aktivitäten zum Betrieb von Ladesäulen sind abhängig von der Verbindung über das Internet, um einen zuverlässigen und stabilen Betrieb zu ermöglichen. Selbst wenn an einem Standort Strom zum Anschluss vorhanden ist, heißt das jedoch nicht, dass es auch Telefonleitungen gibt. Auch WLAN ist keine Lösung, denn selbst wenn Unternehmen WLAN in Reichweite einer Ladestation betreiben, sind diese für die ausfallsichere Anbindung von Ladesäulen nicht ausgelegt. Um diese Probleme zu vermeiden, nutzen Anbieter Mobilfunkverbindungen über M2M-SIM-Karten für die Kommunikation der Ladesäulen mit dem Backend.

Anders als Consumer-SIM-Karten sind diese Machine-to-Machine-SIM-Karten nicht an ein Mobilnetz oder einen Anbieter gebunden, sondern können sich mit allen vor Ort verfügbaren Mobilfunknetzen verbinden. Dazu nutzen sie zwei Techniken.

Die erste heißt ‚National Roaming‘: Ein Gerät ist dabei nicht an das Netz eines einzelnen Anbieters gebunden, sondern kann alle vorhandenen Mobilfunknetze vor Ort verwenden.

Die zweite Technik nennt sich ‚Non-steered Roaming‘, meint also das ungesteuerte Roaming. Sie wird nicht von allen M2M-SIM-Anbietern unterstützt, ist aber entscheidend für die zuverlässige Übertragung: Bei ihr wird das Gerät nicht von einem Anbieter in das eigene Netz oder das Netz ausgewählter Partner gesteuert, sondern wählt selbstständig immer das beste Mobilfunknetz vor Ort. Dieses kann sich selbst an ein und demselben Standort häufig ändern, etwa bei schwankender Auslastung der Funkzellen.

M2M-Kartenanbieter schließen dazu eigene Verträge mit Mobilfunkbetreibern ab und ermöglichen mit einer SIM-Karte und einem Tarif Zugang zu allen Mobilfunk-Netzen. Wherever SIM beispielsweise hat Zugriff auf 500 Mobilfunknetze weltweit. Gerade in Deutschland ist diese Netzunabhängigkeit besonders wichtig, denn hier gibt es immer noch eine große Menge grauer Flecken. Das sind Flächen, die nur von einem der drei Netzbetreiber mit LTE-Standard abgedeckt werden. Im Januar 2022 waren das nach Daten der Bundesnetzagentur noch 6,44 Prozent der Fläche Deutschlands.

Um die volle Kapazität der M2M-SIM-Karten nutzen zu können, müssen auch die verwendeten Endgeräte dafür ausgelegt sein. Viele Ladesäulen besitzen bereits eigene Mobilfunkschnittstellen, die daraufhin optimiert sind, immer das beste Netz zu erkennen und auszuwählen. Ist kein Router integriert, ist es wichtig, einen Industrial- oder M2M-Router auszuwählen, um überall die beste Netzverbindung herstellen zu können.

Einheitliche Sicherheits- und Tarifstrukturen für flexiblen IoT-Ausbau

Für Unternehmen, die in ländlichen Regionen oder an mehreren nationalen oder internationalen Standorten aktiv sind, bedeuten M2M-SIM-Karten Verbindungssicherheit und eine verlässliche Kostenstruktur. Statt für jeden Standort oder jedes Land einzelne Verträge abzuschließen, arbeiten sie mit einem Vertragspartner zusammen und bekommen so überall die gleichen Leistungen, den gleichen Tarif und verlässlichen Support durch einen Ansprechpartner.

Ein Beispiel dafür ist der Ladepark-Betreiber Mer, Betreiber öffentlicher Ladeinfrastruktur und Experte für Elektrifizierung von Dienstwagenflotten. Mer ist die E-Mobilitätstochter von Statkraft, dem größten Erzeuger erneuerbarer Energien in Europa. Das Unternehmen betreibt in fünf Ländern mehr als 25.000 Ladepunkte für E-Autos als Charge Point Operator, entweder im eigenen Namen oder für Dritte. Die Standorte liegen dabei weit verteilt, meist entlang von wichtigen Verkehrsstrecken wie Autobahnen und Versorgungsstrecken von Deutschland bis Norwegen. So richtet Mer beispielsweise die Schnelladeparks an den Standorten des Autobahn-Raststättenbetreibers Tank & Rast ein und betreibt diese. Seit 2021 baut der Anbieter an den Standorten von McDonald’s Österreich ein landesweites Schnellladenetz auf. Bis Ende 2023 sollen alle 110 McDonald’s-Standorte, die einen Parkplatz haben, mit E-Ladestationen ausgerüstet sein.

Remote und Predictive Maintenance für minimale Stillstände und mehr Effizienz

Damit auch weit verteilte Maschinen und Anlagen zuverlässig arbeiten und so wenig wie möglich stillstehen, nutzen Unternehmen immer öfter Predictive Maintenance und Fernüberwachung.

Mit M2M-Karten können Betreiber im oben skizzierten Beispiel remote auf Ladesäulen zugreifen. So entfallen weite Anfahrten, um vor Ort Fehlermeldungen auszulesen und Software-Updates aufzuspielen. Das sorgt nicht nur für Ausfallsicherheit, sondern spart gleichzeitig Ressourcen und Kosten. Laut Hersteller ABB können 95 Prozent der Servicefälle aus der Ferne diagnostiziert und 75 Prozent der Probleme sogar remote behoben werden.

Spezielle Algorithmen gleichen dazu im Backend historische mit aktuellen Daten ab und stoßen teilweise selbstständig Aktionen an. Übrig bleiben fast nur Hardware-Probleme: ein kaputtes Kabel lässt sich nicht aus der Ferne reparieren. Aber auch hier kann Predictive Maintenance Ausfälle vermeiden. Dazu wird überprüft, ob bestimmte Daten auf einen baldigen Defekt hindeuten. In diesem Fall kann es im Rahmen einer geplanten Servicetour ausgetauscht werden und nicht erst, wenn die Ladesäule stillsteht.

Auch hier ist es für Betreiber wichtig, auf aktuelle Hardware zu achten. Ladesäulen und Backendsysteme kommunizieren über das Open Charge Point Protocol, kurz OCPP, miteinander und übertragen wichtige Funktionsdaten und Statusmeldungen. Aber obwohl der Standard OCCP 2 schon im Jahr 2018 festgelegt wurde, verkaufen viele Hersteller immer noch Ladepunkte mit OCCP 1.5 oder 1.6. Allerdings lassen sich erst mit dem verbesserten Daten- und Gerätemanagement, der erhöhten Sicherheit und den erweiterten Nachrichtenfunktionen der Versionen 2.0 und 2.01 wirklich alle Möglichkeiten nutzen.

Verschlüsselte Übertragung schützt den kompletten Datenverkehr

Neben Effizienz und Verbindungssicherheit für die Anlagen bieten M2M-SIM-Karten auch zuverlässigen Schutz für die kritische Infrastruktur. M2M-SIM-Karten übertragen sensible Daten dabei über einen privaten APN, also ein eigenes, privates IP Subnet für den Betreiber. Durch zusätzliche Firewall-Regeln und VPN-Lösungen lässt sich die Sicherheit noch erhöhen. Der gesamte Datenverkehr ist somit vor dem Zugriff durch Fremde geschützt. Wird der Ladepark erweitert, lassen sich neue Karten einfach dem bestehenden Netz hinzufügen und sind sofort geschützt.

Auch die SIM-Karte ist vor Missbrauch geschützt

Und auch die M2M-SIM selbst ist geschützt. Genau wie Mobiltelefone besitzen auch M2M-Router eine feste Identifikationsnummer, die IMEI. Mit einem IMEI-Lock lässt sich jede M2M-Karte fest an ein Endgerät koppeln. Wird dann zum Beispiel eine Karte aus dem Router einer Ladesäule gestohlen, ist sie völlig nutzlos, da sie sich mit anderen Endgeräten nicht mehr nutzen lässt.

Über den Autor

Tim Müller ist Geschäftsführer der Wherever SIM GmbH.

Dieser Beitrag stammt von unserem Schwesterportal Industry of Things.

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