Machine-to-Machine einfach erklärt: M2M-Kommunikation und ihre Bedeutung

Was ist M2M?

Das Kürzel M2M steht für „Machine-to-Machine“. Damit gemeint ist der automatisierte Datenaustausch zwischen unterschiedlichen, miteinander vernetzten Endgeräten – eine Idee, die bereits zu Beginn des 20. Jahrhunderts entstand, und deren Wurzeln im Bereich der Telemetrie liegen. Die zwischen den Geräten ausgetauschten Daten können sowohl von Angehörigen des Unternehmens als auch von den Geräten selbst weiterverarbeitet werden. Vernetzen lassen sich z. B.:

Maschinen

Fahrzeuge

Automaten

Frachtcontainer

GPS-Tracker

Produkte im Bereich M2M verfügen über eine gewisse Autonomie und werden daher auch als smarte oder intelligente Produkte bezeichnet. Im Bereich der produzierenden Industrie bilden sie die Basis für automatisierte Fertigungsprozesse. 

Zu den Daten, die per Sensorik gesammelt und über das Internet of Things (IoT) übertragen werden, zählen u. a.:

Temperatur

Druck

Bewegungsdaten

Stromverbrauch

Füllstand

Ursprünglich wurden Kabel zur Übermittlung der Daten genutzt. Im Zuge der fortschreitenden Digitalisierung erfolgt die Kommunikation jedoch zunehmend drahtlos – mithilfe von Mobilfunknetzen und speziellen IoT-SIM-Karten, die auch bei M2M-Anwendungen zum Einsatz kommen.

Anforderungen an M2M-Lösungen 

Das Europäische Institut für Telekommunikationsnormen (ETSI) setzt sich für das Ziel ein, weltweit gültige Standards für Informations- und Kommunikationstechnologien zu etablieren. In diesem Rahmen hat das Institut einen Katalog aufgestellt, aus dem hervorgeht, welche Anforderungen eine M2M-Lösung erfüllen muss. Dazu zählen u. a. die Folgenden:

Skalierbarkeit: Das M2M-System sollte auch dann effizient funktionieren, wenn ihm weitere vernetzte Objekte hinzugefügt werden.

Anonymität: Das M2M-System muss in der Lage sein, die Identität eines M2M-Geräts bei Bedarf mithilfe von Verschlüsselung zu verbergen.

Protokollierung: M2M-Systeme müssen fähig sein, wichtige Ereignisse aufzuzeichnen, wie z. B. fehlgeschlagene Installationsversuche, nicht funktionierende Services oder das Auftreten fehlerhafter Informationen. Die Protokolle müssen auf Anfrage verfügbar sein.

Kommunikationsprinzipien: M2M-Systeme sollten die Kommunikation mithilfe von entsprechenden Techniken, wie z. B. per Kurzmitteilungsdienst (SMS) und Internet Protocol (IP) ermöglichen. Verbundene Geräte sollten auch Peer-to-Peer (P2P) miteinander kommunizieren können.

Übermittlungsmethoden: Das M2M-System sollte Unicast-, Anycast-, Multicast- und Broadcast-Kommunikationsmodi unterstützen. Es sollte zwischen den Modi wechseln können, um die durch Datentransfer entstehende Belastung im Kommunikationsnetz so gering wie möglich zu halten.

Planung der Nachrichtenübertragung: M2M-Systeme müssen Zeitpunkte für die Übermittlung von Nachrichten festlegen können. Außerdem müssen sie in der Lage sein, geplante Übermittlungszeiten je nach Priorität zu staffeln.

Auswahl des Kommunikationswegs für Nachrichten: Kommunikationswege innerhalb eines M2M-Systems sollten optimiert werden – und zwar auf Basis von Regelungen für Verzögerungen sowie in Hinblick auf Übertragungsfehler und Netzwerkkosten.

So funktioniert Machine-to-Machine-Kommunikation 

Bei der Machine-to-Machine-Kommunikation werden Daten gesammelt und an ein Netzwerk übertragen – darüber hinaus können automatisierte Aktionen ausgelöst werden. Sämtliche Machine-to-Machine-Systeme setzen sich aus folgenden drei Hauptkomponenten zusammen:

1. Datenendpunkt (DEP): ein System oder Gerät, dessen Daten übermittelt oder überwacht werden. Innerhalb eines geschlossenen M2M-Netzwerks kann es mehrere DEPs geben. Beispiele hierfür sind ein Verkaufsautomat, der Inventarinformationen an eine Zentrale sendet, ein Stromzähler, der den Zählerstand selbstständig übermittelt und ein medizinisches Gerät, das Gesundheitsdaten von Patientinnen und Patienten überträgt.
2. Kommunikationsnetze: das Netz, über das Daten zwischen Geräten übertragen werden. Neben den Kabelnetzen (wie DSL und Glasfaser) kommen immer häufiger Verbindungen über Mobilfunknetze zum Einsatz. Vernetzte Maschinen sind zunehmend drahtlos verbunden – über WLAN oder eine eigene Mobilfunkverbindung per IoT-Tarif. Bei Datenübertragungen über kürzere Distanzen kommen auch Technologien wie Bluetooth, Radio Frequency Identification (RFID), Near Field Communication (NFC) und ZigBee zum Einsatz. 
3. Datenintegrationspunkt (DIP): die Maschine, von der die übertragenen Daten verarbeitet werden. Im Gegensatz zu DEPs ist ein DIP meist nur einmal in einem Netzwerk vorhanden. Das kann etwa ein Server sein, der Messwerte überwacht und ggf. Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter (z. B. per SMS) über Auffälligkeiten informiert.

Diese Vorteile bietet die Technologie 

Integrieren Unternehmen Machine-to-Machine-Kommunikation in ihre Geschäftsprozesse, können sich durch den automatisierten Austausch von Daten diverse Vorteile ergeben. Darüber hinaus schaffen M2M-Lösungen neue Potenziale für Dienstleistungen und Geschäftsmodelle.

Anwendungsbeispiele 

In Fertigungsbetrieben schafft M2M-Kommunikation die Grundlage für eine automatisierte Produktion. Grundsätzlich kann aber so gut wie jedes Unternehmen unabhängig von seiner Branchenzugehörigkeit von M2M-Lösungen profitieren. 

Energieversorgung 

Zahlreiche Unternehmen des Energiesektors nutzen mittlerweile ebenfalls M2M. Dank der Technologie werden die intelligenten Zähler von Stadtwerken auch in ländlichen Gebieten und Grenzregionen zuverlässig eingebunden. Zudem können Unternehmen der Branche mithilfe von Messdaten die Funktionalität sämtlicher relevanten Geräte überwachen und die Energieversorgung sicherstellen. So nutzt beispielsweise der Messstellenbetreiber co.met das sogenannte Smart Metering, um Zählerstände abzulesen und Kosten abzurechnen.

Gesundheitsfürsorge 

Im medizinischen Bereich kann M2M z. B. dazu dienen, in Echtzeit den Herzrhythmus oder andere Vitalzeichen zu beobachten – auch wenn sich die Patientinnen oder Patienten an einem anderen Ort befinden. Das 6G Health Institute erforscht, wie sich die Versorgung von Patientinnen und Patienten im städtischen wie im ländlichen Raum mithilfe von Technologien wie IoT und 5G optimieren lässt. Mit einem privaten 5G-Campusnetz hat die Einrichtung die Voraussetzung für künftige Anwendungsfälle geschaffen. 

Logistik und Vertrieb

Ein wesentliches Einsatzgebiet für M2M sind die Bereiche Logistik und Vertrieb. So kann ein Verkaufsautomat melden, dass ein Artikel knapp ist. Der Vertrieb hat so die jeweils aktuellen Füllstände im Blick und kann rechtzeitig für Nachschub sorgen. 

Darüber hinaus kommt M2M bei der Inventarverwaltung, in Lagern und für die Überwachung von Lieferketten zum Einsatz. Auch bei der Telematik in Fahrzeugen spielt M2M eine wichtige Rolle.

Häufig gestellte Fragen

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