Gleich vorweg: es gibt keinen besseren oder schlechteren Modus! Jeder hat bestimmte Eigenschaften, die je nach Anwendungssituation besser oder schlechter passen.
Starten wir mit den Tec Basics!
Es wird zwischen Datenaufzeichnung und Datenübertragung/Datensynchronisation unterschieden.
Bei der Datenaufzeichnung wird ein Datensatz zum Beispiel die Messwerte von Sensoren, mit der aktuellen Uhrzeit (Zeitstempel) versehen und im Gerät gespeichert. Zum Zeitpunkt der Aufzeichnung wird keine Verbindung zum Server benötigt. Die Daten werden am Gerät zwischengespeichert.
Für die Datenaufzeichnung gilt die klare Empfehlung: „So viel wie nötig, so wenig wie möglich“. Denn, die Speicherung der Daten bindet Ressourcen am Gerät. Es werden dafür spezielle Speicherchips (Flash) verwendet. Flashspeicher haben die Eigenschaft, dass Schreibzugriffe langsam und energieintensiv sind. Dafür bleiben die Daten auch im spannungslosen Zustand erhalten.
Am Server müssen die Daten aller zugeordneten Geräte in einer Datenbank gespeichert werden. Je mehr Geräte und Daten, umso mehr Ressourcen (z.B. Festplattenspeicher für die Datenbank) werden benötigt. Zusätzlich bindet die Übertragung der Daten auf der Uplink-Schnittstelle Ressourcen. Bei Mobilfunk führt das je nach SIM-Tarif zu Kosten.
Bei der Datenübertragung werden die im Gerät gespeicherten Daten mit der Plattform – Server im Internet, im Folgenden mit der Kurzform Server bezeichnet – synchronisiert.
Die Synchronisation erfolgt bidirektional, das heißt
- Daten (zum Beispiel Messwerte) im Gerät werden zum Server übertragen.
- Daten (zum Beispiel Konfigurationen) werden vom Server ins Gerät übertragen.
Für die Kommunikation wird, je nach gewählter Technologie, das entsprechende Uplinkmodul im Gerät genutzt. Dazu zählt Mobilfunkmodem, WiFi-Modul oder ähnliches. Im Folgenden wird der Einfachheit halber nur mehr die Bezeichnung Modem verwendet.
Modus INTERVALL / TRIGGERED
Für diesen Modus wird das Modem nur bei Bedarf zum Übertragungs- bzw. Synchronisationszeitpunkt eingeschaltet. Je seltener die Übertragung erfolgt und je weniger Daten zu übertragen sind, umso geringer ist der Energieverbrauch.
Keine Sorge, Daten die einmal am Server sind, stehen danach dauerhaft zur Verfügung. Die Daten am Gerät sind in einem Ringspeicher organisiert, es werden immer die ältesten Daten überschrieben. Die Größe des Ringspeichers ist geräteabhängig und im Handbuch zu finden.
Veränderte Konfigurationen werden erst im Zuge der Datensynchronisation am Gerät übernommen.
Modus ONLINE
Das Gerät verbindet sich automatisch mit dem Server und hält die Datenverbindung dauerhaft aufrecht. Sobald Daten aufgezeichnet werden, werden diese zum Server übertragen. Sobald eine Konfiguration oder Steuerinformation am Server verändert wird, erfolgt die Übertragung zum Gerät. Die Reaktionsgeschwindigkeit ist hier also der große Vorteil.
Diesem Vorteil steht der Energieverbrauch als Nachteil gegenüber, da das Modem im Gerät dauerhaft eingeschaltet bleibt.
Modus WAKEUP
Das Modem ist dauerhaft eingeschaltet, allerdings ohne dauerhafte Datenverbindung mit dem Server. Das Gerät kann vom Server geweckt werden und startet danach automatisch einen Synchronisationsvorgang. Der Energieverbrauch ist höher als im Modus INTERVALL, aber niedriger als im Modus ONLINE.
WAKEUP ist technisch per SMS realisiert. Dieser Modus kann also nur bei Geräten mit Mobilfunk-Uplink und SMS-Service – SIM und Mobilfunkprovider verwendet werden. Für moderne Mobilfunktechnologien, wie LTE-M, NB-IoT ist es aktuell sehr unsicher, ob auch zukünftig eine durchgängige SMS-Unterstützung (alle Provider weltweit) gewährleistet ist.
Microtronics empfiehlt…
für batterie- und akkubetriebene Datenlogger hat sich der Modus INTERVALL bewährt, bei dem Daten stündlich oder mehrmals stündlich aufgezeichnet und ein bis wenige Male am Tag übertragen werden.
Für permanent versorgte Geräte, die zusätzlich zur Datenerfassung auch Steuerinformationen vom Server entgegennehmen müssen, wie beispielsweise der Befehl „öffne das Tor“, ist der Modus ONLINE passend.
Durch die freie Programmierbarkeit der IoT App im rapidM2M Studio sind diverse Kombinationsvarianten möglich. Beispielsweise kann eine Datenlogger-Applikation gestaltet werden, die über einen speziellen Inbetriebnahme-Modus verfügt. Für die Zeit der Inbetriebnahme verwendet die Applikation den ONLINE Modus. So werden Konfigurationen direkt an das Gerät gesendet. Die aufgezeichneten Daten werden direkt an den Server gesendet und Sie sehen sofort, ob sich die Applikation wie gewünscht verhält. Anschließend wechselt die Applikation in den Standardmodus (beispielsweise INTERVALL mit Datenaufzeichnung alle 15 Minuten und täglicher Übertragung). Für den dauerhaften Betrieb ist der INTERVALL-Modus wesentlich energie- und ressourcenschonender.
Ein Blick in die Zukunft
Im Mobilfunk hat sich die Technologie für den Sektor M2M/IoT in Richtung LTE-M und NB-IoT entwickelt. Die Unterstützung durch die Netzanbieter ist schon weit fortgeschritten – siehe Mobile IoT Deployment Map. Diese Technologien bieten unter anderem umfangreiche Möglichkeiten für die Energieoptimierung der Kommunikation (eDRX und PSM). Damit diese Funktionen genützt werden können, ist eine Unterstützung des Modems, der eingesetzten SIM und des Mobilfunkproviders notwendig. Es ist also möglich, dass je nach Netzanbieter ein unterschiedliches Verhalten auftritt, zum Beispiel Provider A unterstützt PSM, Provider B nicht.
Wir bleiben am Ball, um diese Technologien zukünftig möglichst einfach und effizient nutzbar zu machen. Hohe Reaktionsgeschwindigkeit bei gleichzeitig geringem Energieverbrauch wird auch in der Zukunft ein signifikantes Kriterium bei IoT-Anwendung bleiben.
