Shawn Holiday eröffnete die M2M-Session mit dem Vortrag „Making the Case for Open Platforms“. Der M2M Solutions Director for Embedded Connected Devices bei Intel sieht “Intelligente Systeme” als die Nachfolger klassischer Embedded-Systeme an, wobei derartige Systeme durch drei Eigenschaften gekennzeichnet seien:

1. Einen oder mehrere Rechenkerne in einem SoC beziehungsweise einem Stand-alone-Mikroprozessor.
2. Die Unterstützung für ein oder mehrere Betriebssysteme, um die Ausführung von Native- oder Cloud-Applikationen zu ermöglichen.
3. Eine drahtlose und/oder drahtgebundene Netzwerkverbindung, um Cloud-basierte Dienste zu benutzen.

Den Anwendungsschwerpunkt für derartige vernetzte Embedded-Systeme erwartet Intel in erster Linie im Automotiv- und Kommunikationsbereich sowie im Einzelhandel. Holiday brachte in diesem Zusammenhang das “Big-Data-Problem” zur Sprache: Wenn zukünftig Milliarden vernetzter Embedded-Systeme ihre Daten in der Cloud speichern, entstehen riesige Datenmengen im Petabyte-, Exabyte- und Zettabyte-Bereich. Wobei die IT-Welt gegenwärtig noch keine Werkzeuge anbietet, um solche Datenmengen zu verarbeiten.
Jim Douglas, Marketing-Chef bei Wind River skizzierte anschließend mit dem Vortrag „From Device to the Cloud“ ein Modell, in dem zukünftige Embedded-Systeme in unterschiedlichen Anwendungsbereichen permanent mit der Cloud verbunden sind. Er ging auf die Software- und Sicherheitsanforderungen derartiger Systemlösungen ein und dif-ferenzierte zwischen der private, public und hybrid cloud. Wind River – ein Intel-Tochterunternehmen – wird die von Shawn Holiday beschriebenen Intelligenten Systeme durch entsprechende Softwarewerkzeuge unterstützen. Darüber hinaus arbeitet das Unternehmen an einem hierfür erforderlichen Embedded-Betriebssystem, an Sicherheits- und Verwaltungslösungen sowie an notwendiger Middleware. Angedachte Wind-River-Embedded-Cloud-Bausteine sollen dabei nicht ausschließlich für Intel-Plattformen zur Verfügung stehen. Auch die Prozessorarchitekturen der Intel-Mitbewerber würden entsprechend unterstützt.

Auf Praxis-Aspekte ging Simon Ford von ARM ein. Sie demonstrierte dem Auditorium eine Lösung mit unterschiedlichen ARM-Single-Chip-Mikrocontrollern, die per Ethernet, WiFi oder 3G-Mobilfunk mit dem Internet verbunden werden, um Echtzeit-Sensordaten direkt mittels HTML5-WebSockets an PC- oder Smartphone-Webbrowser zu übermitteln. Die zentrale Funktionseinheit dieser Lösung ist ein „Tornado WebSocket Relay Server“, der im Kontext der Intel- und Wind River-Vorträge als spezieller Cloud-Service betrachtet werden kann. Dieser Relay-Server besitzt einzelne Channels, die durch URLs adressiert und mit Hilfe von Web­Sockets implementiert werden. Durch die Relay-Verbindung der Channels unterei-nander können M2M- und HMI-Systeme direkt miteinander kommunizieren. Einziger Haken: Aufgrund der eingeschränkten Mikrocontroller-Speicherressourcen muss auf eine Datenverschlüsselung und sonstige Sicherheitsfunktionen verzichtet werden, da die gesamte Firmware inklusive des TCP/IP-Protokollstacks den zur Verfügung stehen Mikrocontroller-Flash nahezu vollständig ausnutzen.

„M2M Cloud Services for Embedded Applications“ – unter diesem Vorzeichen stellte Kerstin Gerhardt, SSV Software Systems, erste praxiserprobte Beispiele vor. Besonders das Zusammenspiel der Softwarekomponenten eines Embedded-Systems und des Servers in der Cloud kam dabei zur Sprache. SSV erweitert das Embedded-Linux-Betriebssystem der eigenen Baugruppen durch einen „Cloud Data Uploder“. Dieser korrespondiert permanent mit einem „Cloud Data Collector“, der als Bestandteil eines Linux-Server-Be-triebssystems in der Wolke abläuft. Über diese Verbindung erreichen die für eine Visualisierung oder Historiendaten- speicherung (Data Logging) relevanten Datenelemente die Cloud. Dort werden sie für andere Anwendungen entsprechend aufbereitet, ausgewertet und in eine Datenbank eingefügt. Im Gegensatz zum zuvor von Simon Ford vorstellten Beispiel, treibt SSV einen hohen Aufwand hinsichtlich der Datensicherheit. So wurden sowohl in das Embedded-Linux als auch in das Cloud-Server-Betriebssystem spezielle VPN-Treiber (VPN = Virtual Private Network) integriert, um die Kommunikation zwischen Embedded-System und Cloud-Server zu verschlüsseln sowie Datenintegrität und Authentizität über entsprechende Sicherheitsfunktionen zu gewährleisten.

Neben den Cloud-Beiträgen gab es in der M2M-Session weitere Präsentationen, die das GSM-Netz als Bindeglied einer M2M-Applikation darstellten. Bezüglich Tracking- und Tracing-Anwendungen ist GSM sicherlich von großer Bedeutung. Für stationäre Sensoren und Aktoren hingegen nicht. Zumal hier auch die All-IP-Strategien der Netzwerk-Provider zu berücksichtigen sind. Früher oder später besitzt jedes Gebäude eine Breitband-IP-Anbindung, die auch für M2M-Daten genutzt werden kann. Nach dem Vortrag „The Evolution of M2M“ von Ulrich Kaindl, M2M Simplexx, entstand eine lebhafte Diskussion, ob und warum GSM eine untergeordnete Rolle bei den immer noch erwarteten „Milliarden M2M Devices weltweit im Jahr 20xx“ spielen wird. Neben den hohen Kosten für die M2M-Datenübertragung in GSM-Netzen sind es wohl in erster Linie die SIM-Karten-zentrierten Geschäftsmodelle der Netzbetreiber, die den Masseneinsatz nach wie vor behindern. Aktuellen Zahlen zur Folge werden gegenwärtig weltweit rund 80 Mio. SIM-Karten für M2M-Applikationen genutzt. – Also klafft noch ein gewisse Lücke bis zur ersten Milliarde!

Die Cloud – eine Frage der Gewöhnung?

Eine Cloud-Landschaft in Kombination mit M2M-Komponenten: In einem Service-Portal werden spezielle Softwarekomponenten installiert, die als Cloud-Services den Embedded-Systemen einer M2M-Anwendung zusätzliche Funktionen zur Verfügung stellen.

© SSV

Shawn Holiday, Jim Douglas, Simon Ford und Kerstin Gerhardt stellten in ihren Vorträgen – völlig unabhängig voneinander – eine Funktionsverlagerung vom Embedded-System in die Wolke dar. In der IT-Welt sind derartige Outsourcing-Prozesse schon seit einigen Jahren zu beobachten. Embedded-System- und M2M-Lösungsentwickler können sich daran sicherlich orientieren. Genau genommen kann sogar die Apple-iCloud als Vorbild für vernetzte Embedded-Systeme und M2M-Anwendungen dienen. Zunächst einmal wird es durch diesen Cloud-Service für den Apple-Nutzer zur Selbstverständlichkeit, Datensynchronisations- und Speicherdienste auf Internetservern zu nutzen. Die TelekomCloud, Office 365 von Microsoft und Google Docs werden sicherlich ebenfalls dazu beitragen, dass die Cloud-Nutzung im Laufe der Zeit zur Selbstverständlichkeit wird. Des Weiteren bewirkt das Auslagern komplexer Funk-tionen in die Wolke, dass Endgeräte mit deutlich geringeren Prozessor- und Speicherressourcen auskommen. Für die Embedded-Systeme in der M2M-Welt ergeben sich dadurch erhebliche Kosteneinsparungen, da sich der digitale Kern zukünftig in vielen Applikationen mit einem einzigen hochintegrierten Chip realisieren lässt – geeignete ARM-SoC-Bausteine gab es auf der embedded world in beachtlicher Vielfalt. GHz-Prozessor-Plattformen mit riesigen RAM- und Flash-Speicherkapazitäten werden für deutlich weniger Anwendungen benötigt. In diesem Zusammenhang müssen aber die Verfügbarkeit der Cloud-Dienste und die Bandbreite der Internetzugänge – besonders bei der Nutzung von Mobilfunk-netzen – intensiver untersucht werden.

Aspekte der Sicherheit

Es kristallisierte sich während der Vorträge heraus, dass unbedingt die deutschen Datenschutzbestimmungen zu beachten sind, wenn Embedded-Systeme in Zukunft die Cloud als Datenspeicher nutzen. Daher muss jeder Lösungsentwickler bereits im Vorfeld bestimmte Regeln beachten. Geht es in einer Anwendung beispielsweise um personenbezogene Daten (dazu gehören nicht nur Adressen, sondern zum Beispiel auch GPS-Positionsdaten, Smart-Meter-Messwerte, Stromtankstellen-Abrechnungen per Internet), sind dem deutschen Recht unterworfene Firmen streng genommen in der Pflicht, diese Daten auf Servern in nationalen Rechenzentren oder EU-Ländern mit vergleichbaren Gesetzen zu speichern. Bei der Nutzung von Cloud-Diensten auf Servern in Nicht-EU-Ländern sollte jeder Einzelfall mit Hilfe entsprechender Experten geprüft werden. Steht der Server zum Beispiel in den USA, könnte man sich zwar auf das Safe-Harbour-Abkommen berufen. Unklar ist jedoch, ob damit in jedem Einzelfall den Anforderungen des deutschen Rechts entsprochen wird.

Trotz aller noch offenen Fragen vermittelten die Kongressbeiträge von ARM, Intel, SSV Software Systems und Wind River den Eindruck, dass die Embedded-Systeme und die Cloud vor einer außerordentlich symbiotischen Beziehung mit hohem Anwendernutzen stehen. Greift man den Gedanken der private, public und hybrid Cloud auf, entsteht ein außerordentlich flexibler Technologiebaukasten für unterschiedliche Anwendungen. Vor dem erfolgreichen Masseneinsatz und einer breiten Benutzer-Akzeptanz sind allerdings noch einige Probleme zu lösen.

Autor: Klaus-Dieter Walter ist Mitglied der Geschäftsleitung bei SSV Software Systems und gehörte viele Jahre dem Vorstand der M2M Alliance an.