Neue Architekturen bei GPRS-Fernüberwachungssystemen

  Active GPRS I/O-Geräte und Active OPC Server lösen sie  und vereinfachen den Anschluss an SCADA-Systeme Wenn es darum geht, Datenerfassungssystemen an großräumigen dezentralen Standorten zu installieren, so bietet die kabellose GPRS-Kommunikationstechnologie entscheidende Vorteile GPRS-Anwendungen sind einfach zu implementieren und gewinnen deshalb an Bedeutung Datenerfassungssystemen an großräumigen dezentralen Standorten zu installieren, so bietet die kabellose GPRS-Kommunikationstechnologie entscheidende Vorteile. GPRS-Anwendungen sind einfach zu implementieren und gewinnen deshalb an Bedeutung.

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GPRS: Bei der Überwachung weiträumiger oder schwierig zu verkabelnder Anlagen bietet sie entscheidenden Vorteile.

Bei großflächigen Gebieten und schwer zu verkabelnden Standorten für Fernüberwachungs- und Alarmanwendungen, wie beispielsweise Flussüberwachungssysteme bietet die GPRS-Technologie Systemintegratoren eine ausgezeichnete Alternative zu Draht- oder Glasfaserleitungen. Neben der einfachen Einrichtung und Konfiguration kann bei einem GPRS-Überwachungssystem auch mit deutlich geringeren Betriebskosten gerechnet werden, da die Kosten direkt proportional zur übertragenen Datenmenge und Datenübertragungsfrequenz auflaufen.
GPRS-Technologie vereinfacht zwar die Einrichtung solcher Systeme, doch die bei den meisten GPRS-Gerätevorgesehen Verwendung dynamischer IP-Adressen kann zu gewissen Frustration führen. Die Ursache dafür liegt darin, dass Anbieter von Telekommunikationsdiensten, die Netzwerkbetreiber oder „Carrier“ bezeichnet werden, ihren Kunden häufig temporäre IP-Adressen für den Internetzugang zuweisen. Im Gegensatz zu statischen IP-Adressen haben die Kontrollzentren bei Verwendung dynamischer Adressen dann Schwierigkeiten, eine permanente Verbindung zu dezentralen Geräten aufrecht zu erhalten.
Der Grund dafür liegt darin, dass traditionelle Überwachungs- und Alarmsysteme eine so genannte Polling-Architektur verwenden,. Diese funktioniert jedoch nur dann  einwandfrei, wenn der Host die IP-Adressen der vom System verwendeten I/O-Geräte kennt. GPRS-fähige I/O-Geräte erhalten jedoch bei dynamische Adressierung  bei jedem Verbindungsaufbau mit dem GPRS-Netzwerk eine andere IP-Adresse, was dann die Schweierigkeiten verursacht. Zur Behebung dieses Problems wurden drei Lösungsansätze entwickelt:
Die erste Lösung besteht in der Wahl einer öffentlichen, statischen IP-Adresse. Einige Carrier können eine solche statische IP-Adresse einer spezifischen SIM-Karte zuweisen. Damit verfügen dann alle I/O-Geräte über eine eigene statische IP-Adresse, und das gesamte System funktioniert auf dieselbe Art und Weise wie traditionelle Überwachungssysteme mit physischer Verdrahtung.

Öffentliche statische IP-Adressen wirken analog zur Verdrahtung

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Push-Technologie: Sie löst das Problem der IP-Adressen, reduziert Netzwerklast und Bandbreitenbelegung

Der Hauptvorteil dieser Lösung dürfte darin liegen, dass sein Verhalten mit dem einer verdrahteten Lösung identisch ist. Allerdings bieten nicht alle Carrier einen solchen Service an, und falls sie es doch tun, sind die Kosten relativ hoch.
Die zweite Lösung ist die Implementierung eines vom Carrier/MVNO geleisteten VPN-Dienstes (virtuelles privates Netzwerk). Ein solches VPN ist eine sichere LAN-Lösung, bei der spezifische Geräte gruppiert werden und erfüllt zwei Hauptfunktionen: Sicherheit und Gruppierung. Im GPRS-Bereich löst dieses Gruppierungskonzept das Problem der dynamischen IP-Adressen.
Die Gruppierung der Geräte in einem einzigen privaten Netzwerk verhindert den Zugriff Unbefugter auf die Daten. Für diese VPN-Lösung müssen Kunden mehrere verschiedene GPRS Online-Dienste erwerben und den Zugang zu einem virtuellen privaten Netzwerk (VPN) beantragen. Wenn sich das GPRS-Gerät einwählt, weist der Carrier diesem eine private IP-Adresse zu. Da sich die private IP-Adresse in demselben Netzwerksegment befindet wie der Host, können Host und Geräte unter Verwendung einer Polling-Architektur eine bidirektionale Verbindung aufrechterhalten.
Da die meisten Carrier keine grundlegenden Servicepakete für Unternehmenskunden anbieten, wenden sich diese häufig an Betreiber mobiler, virtueller Netzwerke (MVNO). MVNOs sind Mobilfunkanbieter, die jedoch über keine eigene lizenzierte Funkfrequenz und möglicherweise auch über keine für Mobilfunknetze erforderliche Infrastruktur verfügen. Ein MVNO erwirbt zahlreiche GPRS-Dienste und vermietet diese anschließend an Kunden, die nur eine geringe Anzahl an IP-Adressen benötigen. Im Allgemeinen richten MVNOs auch einen VPN-Server zur Aufteilung ihrer Kunden in verschiedene Gruppe ein.
Leider stehen in einigen Ländern keine MVNO zur Verfügung, und nicht alle Carrier bieten VPN-Dienste an. Diese Lösung ist daher für einige Anwender möglicherweise nicht realisierbar.
Die Verwendung dynamischer IP-Adressen ist häufig erforderlich, weil viele Internet Service Provider (ISP) keine statischen IP-Adressen zuweisen oder weil die Kosten für den Erwerb einer statischen IP-Adresse zu hoch sind. Das dynamische Domainnamen-System (DDNS), welches die dritte Möglichkeit der Problemlösung bietet, wird eingesetzt, um einen Gerätenamen in eine dynamische IP-Adresse umzuwandeln.
Diese Lösung birgt jedoch zwei Probleme: Zum einen verfügt derr Großteil der DDNS-Server über keine Standard-Protokolle zur Implementierung aktualisierter IP-Adressen, so dass es für GPRS-Geräte schwierig wird, dem DDNS Client-Access-Points bereitzustellen. Zum anderen lässt die Qualität des Dienstes oft zu wünschen übrig. Denn da DDNS-Dienste in der Regel von einem externen Service Provider zur Verfügung gestellt werden, kann es zu einem Zusammenbruch des Systems kommen, wenn das DDNS die Verbindung verliert oder gewartet wird. Oft muss dem DDNS Service Provider für besseren Service-Qualität ein Aufpreis bezahlt werden.
Insgesamt lässt sich also sagen, dass die Polling- Architektur zwar den Vorteil bietet, genau so zu funktionieren wie verdrahtete Ethernet-Umgebungen, jedoch auch einige wichtige Nachteile aufweist.

Die Push-Architektur behob die Nachteile der Polling-Lösung

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Active OPC-Server: In Push-Technologie lassen sich Alarmmeldungen wie E-Mails und SNMP-Traps oder anwenderspezifische TCP/UDP-Rohpakete, sämtliich aktiv, an E-Mail-Server, SNMP-Trap-Server oder TCP/UDP-Server weitergeben. SMS können an ein Mobiltelefon weitergeleitet werden.

So wird zur Implementierung dieser Lösungen ein externer Anbieter, ein Carrier oder ein MVNO/DDNS Service Provider, benötigt. In den meisten Fällen erfordern die funktionierenden Lösungen dann zusätzlich  Zeit und Geld sowie die Kooperation mit externen Anbietern, um ein geeignetes Mittel zur Implementierung des jeweiligen dezentralen GPRS Überwachungs- und Alarmsystems zu finden. Deshalb wurde nach weiteren Alternativen gesucht, die dann in Form der neuen Push-Architektur für GPRS-Netzwerke entstanden.
Push-Architektur ist eine mobile, zentrische Lösung. Service Provider wie Webportale und E-Mail-Server verwenden einen festen Domainnamen. Clients wie Mobiltelefone erhalten Informationen von diesen Service Providern, indem die Verbindungsanforderung an das Web und an die E-Mail-Server weitergeleitet wird. Im Gegensatz zur Polling-Architektur ermöglicht die Push-Technologie nach Herstellung der Verbindung eine bidirektionale Kommunikation für GPRS-Netzwerke, die entweder eine dynamische oder eine statische IP-Adresse verwenden. Ein dezentrales Gerät mit Frontend-Intelligenz kann einen Bericht über seinen I/O-Status an den Host senden und bei Bedarf eine Verbindung zum GPRS-Netzwerk herstellen. Damit löst Push-Technologie nicht nur das Problem der IP-Adressen, sondern reduziert auch die Netzwerklast und die Bandbreitenbelegung.

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