Wieder mal eine klassische M2M-Anwendung!
https://de.wikipedia.org/wiki/Machine_to_Machine
Gehen wir die verschiedenen Möglichkeiten zur Realisierung der M2M-(Funk-)kommunikation durch.
Auf Grundlage der zu übertragenden Datenmenge und dem Stromverbrauch der eingesetzten Hardware und Messmitteln muss das optimale Kommunikationsmittel und die dazu erforderliche Kommunikationshardware und Rechnerhardware ausgewählt werden. Sind die Anforderungen an die Rechenleistung der Rechnerhardware gross, muss ein stromhungriger Mikroprozessor oder SoC eingesetzt werden. Sind die Anforderungen an die Rechenleistung klein, kann ein stromsparender Mikrocontroller oder DSP eingesetzt werden.
https://de.wikipedia.org/wiki/Mikroprozessor
https://de.wikipedia.org/wiki/Liste_von_Mikroprozessoren
https://de.wikipedia.org/wiki/Mikrocontroller
https://de.wikipedia.org/wiki/Liste_von_Mikrocontrollern
https://de.wikipedia.org/wiki/System-on-a-Chip
https://de.wikipedia.org/wiki/Digitaler_Signalprozessor
Generell sollten die Sicherheitshinweise für den Internetanschluss einer M2M-Anwendung beachtet werden:
https://community.swisscom.ch/t5/Mobile/Corporate-Application-Access-Public-IP-auf-Mobile-Abo-Sicherheit/m-p/716791
Ich empfehle einen Raspberry Pi als SPI-Firewall und VPN-Endpunkt an jedem “Aussenstandort” einzusetzen. Raspberry Pi in ein wetterfestes Gehäuse verpacken, mittels “Power over Ethernet” mit Strom versorgen. Raspberry Pi mit dem Internet verbinden und ein eigenes Funknetzwerk (WLAN, LoRaWAN oder Bluetooth) vom Raspberry Pi zu den Messgeräten aufbauen. Alternativ die Messgeräte per USB-Kabel mit dem Raspberry Pi verbinden.
https://de.wikipedia.org/wiki/Power_over_Ethernet
Wichtig: Blitzschutzmodul auf dem (Ethernet-)Kabel beim Gebäudeeintritt NICHT vergessen!
Einen Einstieg in die Welt der Raspberry Pies bietet:
https://www.lancom-forum.de/aktuelle-lancom-router-serie-f41/vdsl-umzug-glasfaser-neuer-router-t17926.html#p101750
https://de.wikipedia.org/wiki/Raspberry_Pi
Der Raspberry Pi kann die Kommunikation zu den Messgeräten eigenständig per WLAN oder Bluetooth oder per USB-Kabel ermöglichen. Über ein per USB-Kabel anschliessbares Mobilfunkmodul kann der Raspberry Pi den Internetanschluss realisieren. Alternativ wird der Internetanschluss über das Ethernet-Netzwerkkabel realisiert (per Mobilfunkrouter).
Soll der Internetanschluss über Mobilfunk realisiert werden, sollten die Hinweise unter:
https://community.swisscom.ch/t5/Mobile/TeleButler-4G-Empfangsprobleme-in-6644-Orselina/m-p/690713
https://community.swisscom.ch/t5/Mobile/Wlan-Handynetz/m-p/714354#M10260
https://community.swisscom.ch/t5/Mobile/4G-VoLTE-Telefonieren-mit-externer-Antenne-oder-analogem-Telefon/m-p/654826
https://community.swisscom.ch/t5/Internet-Allgemein/Internet-%C3%BCber-Mobile-auf-der-Alp/m-p/668531#M62675
beachtet werden.
Generell empfehle ich die Realisierung eines eigenen Funknetzwerkes zwischen den Messgeräten und dem Raspberry Pi. Dies kann WLAN, Bluetooth oder LoRaWAN sein.
https://de.wikipedia.org/wiki/Long_Range_Wide_Area_Network
Wenn man das LoRaWAN mit einem eigenen LoRaWAN-Gateway betreibt, ist dies eine sehr zukunftssichere und kostengünstige Lösung. LoRaWAN-Gateways für den “Standalone-Betrieb” (kein LoRAWAN-Gateway von Swisscom erforderlich) sind problemlos mit Raspberry Pi-Anbindung erhältlich.
Einen Einstieg in die Welt von LoRaWAN bieten:
https://www.swisscom.ch/de/magazin/neue-technologien/iot-lpn-kuh-tracker/
http://www.pc-treff-bb.de/Vortraege/LoRaWAN.pdf
Beim Einsatz von LoRaWAN ist zu beachten, dass die Kommunikation über LoRaWAN per Datagramme (Kurznachrichten à la SMS) erfolgt:
https://de.wikipedia.org/wiki/Datagramm
Eine Alternative zu LoRaWAN könnte das ebenfalls auf der Funktechnologie “LoRa” basierende Meshtastic sein. Meshtastic ermöglicht die Realisierung von autarken, Mesh-Funknetzwerken für den Austausch von Datagrammen.
https://meshtastic.org/
https://www.heise.de/select/ct/2022/13/2210307225814749688
Eine gute Beschreibung, was ein autarkes, Mesh-Funknetzwerk ist, findet man unter:
https://www.javatpoint.com/mobile-adhoc-network
Bei uneingeschränkter Sicht zum Himmel könnte auch der Einsatz eines Satellitenkommunikationsmodul wie zum Beispiel das auf Iridium Short Burst Data (SBD) basierende “Iridium Edge” eine sinnvolle Alternative zum Mobilfunkrouter respektive Mobilfunkmodul sein.
https://www.iridium.com/services/iridium-sbd/
https://de.wikipedia.org/wiki/Iridium_(Kommunikationssystem)
https://community.swisscom.ch/t5/Telefonie-Wissensbox/2025-ist-Schluss-3G-macht-Platz-f%C3%BCr-mehr-Leistung/tac-p/719142#M614
https://de.wikipedia.org/wiki/Satellitenkommunikation
Beim Einsatz von Iridium SBD muss man beachten, dass die über den Iridium-Satelliten übermittelten Datagramme in der Regel unverschlüsselt, also im Klartext für jederman (mit-)lesbar versendet werden!
https://www.rtl-sdr.com/talk-decoding-data-from-iridium-satellites/
Und die Anbindung des Iridium SBD-Satellitenkommunikationsmodul an den Raspberry Pi wird ziemlich sicher eine knifflige, selber zu lösende, zeitraubende (Elektronik-)Knacknuss sein! Hier einige mögliche Lösungswege:
https://cdn-learn.adafruit.com/downloads/pdf/using-the-rockblock-iridium-modem.pdf
https://www.okdo.com/project/satellite-messaging-with-raspberry-pi-pico-and-rockblock/
http://www.spice-center.org/files/final-event/Yoneki.pdf
https://www.adafruit.com/product/4521
Eine Alternative zu Iridium SBD könnte auch Globalstar sein.
https://de.wikipedia.org/wiki/Globalstar
https://www.globalstar.com/en-gb/
https://www.globalstar.com/en-gb/products/iot
Vor der ersten Verwendung von Globalstar die aktuelle Netzabdeckung abklären!
https://www.globalstar.com/en-gb/coverage-maps
Die kostengünstigste Satellitenkommunikationslösung ist wahrscheinlich Orbcomm:
https://de.wikipedia.org/wiki/Orbcomm
https://en.wikipedia.org/wiki/Orbcomm
Einen Einstieg in die Welt der Mikrocontroller bietet:
https://www.heise.de/select/make/2019/6/1577220628743436
https://www.heise.de/select/make/2022/3/2208808255068404680
https://www.heise.de/select/make/2021/3/2109811415303580186
https://www.heise.de/select/make/2022/4/2216407360229342785
https://www.heise.de/select/make/2021/1/2033609402116788503
Beliebt für “Bastelprojekte” ist der Mikrocontroller ESP32 und die Arduino-Plattform:
https://de.wikipedia.org/wiki/ESP32
https://de.wikipedia.org/wiki/Arduino_(Plattform)
