Herausforderungen bei M2M-Protokollen

Wer sich mit M2M-Protokollen beschäftigt, stolpert dabei auch über IoT. Beide Begriffe haben, insbesondere im Energiesektor, eine elementare Bedeutung, dabei beschreiben sie ein und dasselbe Ziel: den Telemetrie Austausch. Der Hauptunterschied zwischen den beiden Begriffen besteht im historischen Kontext. M2M beschreibt zu Beginn der Automatisierung die 1zu1-Verbindung zur Übertragung von Telemetrie für die Speicherung von Datensätzen zur weiteren Verarbeitung, über zum Teil proprietäre, später standardisierte Schnittstellen. Mit der Einführung der IP-Netzwerke als gemeinsames standardisiertes M2M-Medium, hat der Umzug der Industrie-Protokolle in TCP/UDP stattgefunden und wird unter dem Begriff IoT (Internet of Things) zusammengefasst.

Während der täglichen Arbeit und der daraus resultierenden Fehlersuche treffen unsere Consultants sehr häufig auf M2M-Protokolle, welche durch diverse Hersteller von Maschinen-Steueranlagen genutzt werden. Besonders im Energiesektor sind viele Standorte über paketorientierte Datenverbindungen miteinander vernetzt. Die dort genutzten M2M-Testgeräte sind dabei in der Lage eine generelle Funktion des zum Einsatz kommenden M2M-Protokolls zu validieren.

Die Probleme mit M2M-Protokollen treten aber immer erst dann zu Tage, wenn sie Live-Traffic mit Produktivdaten transportieren müssen. Ausschlaggebend dafür kann zum Beispiel sein, dass Daten aufgrund von Netzwerk-Komponenten wie Firewalls, Switches, Router, Loadbalancer, WAN-Optimierer oder beliebiges weiteres Netzwerk-Equipment nicht mehr optimal über LAN, VPN, MPLS, SDSL, ADSL, LTE oder 5G transportiert werden.

Die Resultate können vielfältig sein:

• Paketverluste mit unnatürlichen Paket-Wiederholungsraten
• Applikations-Latenzen
• Netzwerk-Latenzen
• Verbindungabbrüche der Transport-Protokolle
• Auffällig viele Fehlermeldungen im Verbindungs-Log der M2M-Komponenten
• Fehlerhafte Datenbestände in den M2M-Geräte-Datenbanken
• Unvollständige Datensätze für die Betriebs-Überwachung
• Lückenhafte Datengrundlagen für die Berechnung abrechnungsrelevanter Datensätze

Lösungs-Ansatz zur Transport-Optimierung

Ein erster Ansatz zur Fehler-Analyse und Betriebsüberwachung von M2M-Protokollen ist die Auswertung und statistische Aufbereitung relevanter Netzwerk-Pakete. Hierzu kommen in komplexen Netzwerk-Umgebungen Methoden zur sicheren und zielgerichteten Paketdaten-Erhebung zum Einsatz.

In einem weiteren Schritt können Sie relevanten Pakete aus einem einzelnen Messpunkt oder aus einer Vielzahl von Messpunkten miteinander in Verbindung setzen (korrelieren). Die Auswertung wird in Form von Performance- und Funktionsstatistiken räumlich auf die Ausdehnung des Netzwerkes visualisiert. Unabhängig voneinander können nun einzelne Netzwerkkomponenten und deren Performance betrachtet werden. Daraus lassen sich umgehend und lückenlos fundierte Aussagen über die Performance von M2M-Protokollen über LAN, WAN-Strecken wie VPN, MPLS, SDSL, ADSL, LTE oder 5G herleiten und dokumentieren.

Zum Abschluss der „Beweisführung“ werden automatisiert z.B. fehlerhafte M2M-Verbindungen in Form von pcap-Dateien aus einem Ring-Puffer in einen nicht flüchtigen Speicher ausgelagert. Diese dienen der nachgelagerten Analyse durch Hersteller, Internet-Provider oder Netzwerkadministratoren als Arbeitsgrundlage zur Erarbeitung zielorientierter Handlungsempfehlungen.

Allegro Packets bietet genau hierzu ein Lösungspaket an. Sie veröffentlichen nun mit der Version 3.3 ein umfangreiches Upgrade für ihr gesamtes Produktportfolio der Network-Multimeter-Produktreihe. Zusätzlich zur bereits implementierten M2M-Protokoll-Decodierung wurde nun unter anderem das IEC 60870-5-104 Analyse-Modul ergänzt. Hierdurch können nun infrastrukturweit alle End-to-End verbindungsspezifischen Statistiken über Pakete, Bytes, Korrektheit der Sequenznummer, Paketverlust, ADSU-Adressen, Telegrammtypen und Übertragungswege im zeitlichen Verlauf lückenlos dokumentiert werden.