Jste zde

M2M SIM pro zabezpečené vzdálené propojení zařízení

Antonín Vojáček, 7. Srpen 2023 - 18:50

Všechny moderní měřicí a řídicí systémy již dnes vyžadují spolehlivé M2M datové propojení nebo přenos dat do ovládacích a vizualizačních platforem. Při využití 4G / 5G bezdrátové komunikace mohou realizaci zjednodušit M2M SIM karty, předkonfigurované routery a přidané služby pro správu.

Možnost zabezpečené komunikace zařízení po celém světě

Dostal se produkt k zákazníkovi? Kde je další e-koloběžka? Kdy je optimální doba údržby nákladního výtahu, aby nedošlo k neplánovanému zastavení? Stále více zařízení generuje stále více dat, která se musí někam přenášet ke zpracování a následně buď vizualizovat nebo využít nějakým jiným zařízení, pokud se mají smysluplně využít. Pokud jsou zařízení mobilní nebo od sebe velmi vzdálená, má smysl využít mobilních telekomunikačních sítí 4G nebo nověji již super rychlé 5G. Ale jak zabezpečeně vytvořit propojení a provádět přenos dat přímo mezi různými IoT a IIoT zařízeními? Pro tento účel již existují i SIM karty, které byly speciálně vyvinuty pro tato chytrá zařízení. Tyto takzvané Machine-to-Machine (M2M) SIM karty mají výhody, které mohou značně zjednodušit složitost různých IoT projektů. Jedním z dodavatelů těchto speciálních SIM karet je společnost wherever SIM GmbH z Hamburku, která představila svoje produkty i na letošním veletrhu HANNOVER MESSE 2023 v rámci stánku společnosti Hanseatic.

Řešení pro složitá vzdálená řízení, náročná měření a přenos velkého množství dat

Někdo namítne, proč využívat 4G nebo 5G sítě pro přenos dat mezi měřicími či řídicími zařízeními, když tu máme například LoRa nebo SIGFOX. Ano tyto protokoly jsou již rozšířené a dobře fungující při malé spotřebě elektrické energie, ale nehodí se pro časté přenosy velkého množství dat. LoRa je ideální pro přenos několika číselných hodnot, například u senzorů tzv. TREND hodnoty nebo u jednoduchého řídicího několikabajtového povelu. Nicméně pokud senzor měří a vysílá tzv. RAW data, tedy digitální reprezentace analogových průběhů se vzorkovací frekvencí již v řádu několika kHz či více, nebo potřebuje generovat a bezdrátově odesílat data tzv. v reálném čase (například každou minutu), není použití LPWAN technologií (jako právě LoRa) úplně efektivní, nebo je dokonce nemožné. Těžko byste realizovali přes LoRa například bezdrátový přenos měřicího zařízení typu digitálního osciloskopu, generující rychle samplované i několikakanálové digitální průběhy. Proto zde je naopak ideální využít klasické 4G či nově 5G sítě s vysokou propustností dat a malou latencí.

Pro tyto účely jsou M2M SIM karty ideální. S jejich pomocí mohou uživatelé nebo vzájemně různá zařízení vzdáleně přistupovat k informacím, které potřebují přes mobilní síť. Soukromá síť (private APN) zajišťuje zabezpečení tohoto přístupu, protože každá ze SIM karet M2M má privátní IP adresu, která je známá pouze v rámci sítě. Příkladem využití zmíněných výhod je například aktuálně velmi významná oblast větrných a solárních elektráren. Protože se tyto elektrárny často nacházejí na odlehlých místech nebo v pobřežních větrných elektrárnách na volném moři, je pro techniky a servisní personál obvykle obtížné se k nim dostat. Zde se upřednostňují M2M SIM karty jako vhodný prostředek nejen pro řízení, ale i pro kontroly a údržby.

SIM karty M2M

M2M SIM karty společnosti wherever SIM GmbH pak jsou celosvětově podporovány mobilními sítěmi Orange, Telekom, Vodafone a O2 a jdou k dispozici v kombinaci s různými flexibilními datovými tarify. Do současné doby již jimi bylo realizováno více než 1000 úspěšných IoT projektů se společnostmi jako Hewlett-Packard, Büttner, DM Drogerie Märkte, SEAT, Horsch, Beumer Group a MER a další. M2M SIM karty připojují zařízení IoT vždy prostřednictvím nejsilnější mobilní sítě dostupné v každé dané lokalitě prostřednictvím národního roamingu. S více než 485 dostupnými sítěmi ve více než 189 zemích je tedy lze využít prakticky po celém světě. Vždy jde o volný výběr lokální nejlepší sítě a tedy zde nedochází k žádnému zvýhodnění některé konkrétní sítě či poskytovatele jako u standardních telefonních SIM operátorů. Navíc jsou podporovány všechny běžné mobilní bezdrátové komunikační protokoly / technologie jako 2G (GSM/GPRS/EDGE), 3G (UMTS/HSDPA/HSPA+), 4G (LTE/LTE Advanced), LTE-M i 5G. V budoucnu pak má přibýt i podpora technologie NB-IoT. Ta je spolu s LTE-M vhodná zejména pro zařízení, která potřebují šetřit energii nebo jsou obtížně dosažitelná za zdmi. M2M SIM karty standardně podporují jen datové přenosy a SMS, hlasové hovory je však možné aktivovat na vyžádání.

Samotné M2M SIM karty jsou dodány jak ve všech dnes běžných spotřebitelských formátech, jako jsou Mini SIM karty (2FF), Micro SIM karty (3FF) a Nano SIM karty (4FF), tak také ve variantě průmyslové SIM karty nebo i v provedení tzv. vestavěné SIM karty (MFF2). Ta je realizovaná v podobě čipu připájeného přímo na desku plošných spojů IoT zařízení. Pro použití i IoT a IIoT venkovních aplikacích je k dispozici provedení v extrémním rozsahu provozních teplot od -40°C do +105°C.

Základní parametry nabízených M2M SIM karet, která vyhovují i náročnějším průmyslovým prostředím.

Společnost wherever SIM GmbH navíc pro účely správy SIM karet, jejich komunikace a datových tarifů nabízí specializovaný webový portál a i API rozhraní. Tatu správu tak lze využívat i v reálném čase a na zákaznickém webovém portálu lze kdykoliv sledovat statistiky komunikace a množství přenesených dat, aktivovat, deaktivovat nebo pozastavit provoz zvolené M2M SIM karty, provádět konfigurace individuálního měsíčního datového limitu pro každou SIM, provádět inventuru každé SIM karty a využít i M2M Push API rozhraní pro nahlašování událostí, překročení limitů či například výpadků komunikace. Tzv. Data Streamer REST API, Keen.io, Data Dog, AWS S3, AWS Kinesis usnadňuje napojení na různé cloudové systémy a portály třetích stran. Společnost wherever SIM GmbH si zakládá na 99,99% dostupnosti díky kompletní geografické redundanci jejich datových center a moderní provozní architektuře založené na mikroslužbách. Navíc hosting probíhá kompletně jen v zemích EU. Tím se eliminují dnešní časté obavy například z odcizení dat z dnes nedůvěryhodných zemích, jako je například Čína.

Ukázka dashboardu webového portálu společnosti wherever SIM GmbH pro správu a nastavení komunikace a parametrů M2M SIM karet.

Z pohledu stále důležitějšího kvalitního zabezpečení přístupu a ochrany přenosu dat (tzv. oblasti Cyber Security) je u každé M2M SIM karty vytvořen tzv. IMEI zámek, který umožňuje omezit použití každé jednotlivé SIM karty pouze na předem daném konkrétní zařízení na základě IMEI (jedinečné identifikační číslo mobilního telefonu). 2-faktorová autentizace / přihlášení pak slouží jako dvojitá ochrana při přihlašování do online portálu a tak chrání data na libovolném SIM portálu před neoprávněným přístupem.

Navíc je možné vytvořit pro každého zákazníka / uživatel vlastní privátní IP podsíť (soukromé APN). Přístup k M2M SIM kartám je pak možný pouze přes IPsec VPN zabezpečené připojení chráněné před třetími stranami. Na vyžádání je také možné použití statické privátní IP adresy pro jasně definovaný a tedy snadný přístup k SIM a zařízení přes chráněnou VPN pomocí služby OpenVPN.

Blokové schéma architektury APN a VPN komunikace s M2M SIM kartami a službami společnosti wherever SIM GmbH.

Přednastavený směrovač včetně M2M SIM karty

Mimo samotných SIM karet pak společnost wherever SIM GmbH nabízí i dodání kompletně předpřipravených a předkonfigurovaných profesionálních mobilních routerů Teltonika pro M2M, IoT a průmyslové aplikace. Tak lze snadno napojit i již stávající hotová zařízení či systémy obsahující jen klasickou LAN datovou komunikaci. S balíčkem PreConfig a předem nakonfigurovaným routerem Teltonika tak lze M2M a IoT zařízení připojit prostřednictvím přístupu Plug & Play.

Tři typy dodávaných předkonfigurovaných routerů Teltonika s M2M SIM kartou.

Dodávané routery jsou individuálně předkonfigurovány a testovány, mají nainstalované všechny v dané době dostupné aktualizace a mají již vloženou M2M SIM kartu. Pro různé aplikace jsou k dispozici různá provedení routerů podle toho, jakou mají vykazovat provozní odolnost, schopnost zástavby (například zamontování do rozvaděčů vs. ležících na regálu) a případnou manipulační flexibilitu.

Parametry 3 typů předkonfigurovaných routerů Teltonika s M2M SIM kartou.

Závěr

Snadno realizovat Machine-to-Machine komunikaci (M2M) může být dnes rozhodující v mnoha různých projektech, kde je nutné zkrátit čas dodání a zprovoznění a tedy není jednoduché vytvářet vlastní řešení propojení. Proto služby jako M2M SIM karty společnosti SIM GmbH nebo přímo jejich předkonfigurované routery mohou být v tomto směru poměrně dost nápomocné.