Das Gateway verbindet die Systeme
Ein Gateway muss sowohl die lokale Erfassung der Zählerdaten als auch die Kommunikation mit dem Server übernehmen können. Für kabelgebundenen M-Bus kann es einen integrierten M-Bus-Master besitzen oder einen externen Konverter verwenden.
Bei der Auswahl eines Gateways reicht die Unterstützung von M-Bus und LTE-M allein nicht aus. Es muss auch die Daten der eingesetzten Zähler interpretieren und in einem Format bereitstellen können, das das empfangende System versteht.
Nützliche Funktionen sind beispielsweise:
- Zeitgesteuerte Auslesung von Zählern und Sensoren.
- Lokale Speicherung bei Ausfällen der Mobilfunkverbindung.
- Automatische Übertragung gespeicherter Werte nach Wiederherstellung der Verbindung.
- Fernkonfiguration und Softwareupdates.
- Überwachung von Kommunikationsfehlern und fehlenden Messwerten.
Welche Funktionen unterstützt werden, unterscheidet sich je nach Produkt und sollte anhand der Dokumentation des Gateways geprüft werden.
Kabelgebundener M-Bus und Wireless M-Bus
M-Bus gibt es sowohl als kabelgebundenes Kommunikationssystem als auch als Wireless M-Bus, bei dem die Zählerdaten per Funk übertragen werden.
Beim kabelgebundenen M-Bus werden die Zähler an einen gemeinsamen Zweidrahtbus angeschlossen. Der M-Bus-Master kann auch die Kommunikationsschnittstellen der Zähler mit Strom versorgen. Wie viele Geräte angeschlossen werden können, hängt unter anderem von der Kapazität des Masters, der Buslast der Zähler und der Auslegung des Kabelnetzes ab.
Wireless M-Bus kann sinnvoll sein, wenn eine Verkabelung schwierig ist oder die Zähler bereits über Funksender verfügen. Das Gateway benötigt dann einen kompatiblen Funkempfänger sowie Unterstützung für die verwendeten Kommunikationsmodi und gegebenenfalls die erforderlichen Verschlüsselungsschlüssel.
In beiden Fällen bleibt das Prinzip gleich: Die Zählerdaten werden lokal erfasst und über die LTE-M-Verbindung des Gateways weitergeleitet.
Warum LTE-M für die Datenübertragung?
Bei der Zählerdatenerfassung werden häufig relativ kleine Datenmengen in festgelegten Intervallen übertragen. Das passt zu LTE-M, das unter anderem für die Überwachung und regelmäßige Datenübermittlung durch IoT-Geräte entwickelt wurde.
Die Mobilfunkverbindung ermöglicht es, das Gateway an einem Standort mit geeigneter LTE-M-Abdeckung zu installieren, ohne es an das lokale Datennetz des Gebäudes anschließen zu müssen. Das kann die Installation beispielsweise in Technikräumen, Heizungsunterstationen und kleineren Anlagen vereinfachen.
LTE-M bietet außerdem Funktionen zur Reichweitenverbesserung bei schwachen Funksignalen. Dennoch sollte die Verbindung am tatsächlichen Installationsort getestet werden. Wände, Kellerräume und Metallschränke können die Kommunikation beeinträchtigen. Auch die Position der Antenne kann einen erheblichen Unterschied machen.
Ausleseintervalle und Übertragungsintervalle sind unterschiedlich
Das Gateway muss nicht bei jeder Zählerauslesung Informationen an den Server senden.
Es kann die Zähler beispielsweise alle fünfzehn Minuten auslesen, die Werte speichern und einmal pro Stunde gesammelt übertragen. Dadurch entsteht eine detaillierte Datenhistorie, während die Anzahl der Mobilfunkübertragungen begrenzt bleibt.
Welche Intervalle geeignet sind, hängt vom Verwendungszweck der Informationen ab:
| Anwendung |
Anforderungen an die Datenerfassung |
| Verbrauchsüberwachung |
Regelmäßige Messwerte und vergleichbare historische Daten |
| Abrechnung |
Zuverlässige Zählerstände zu festgelegten Zeitpunkten |
| Betriebsüberwachung |
Häufigere Aktualisierung relevanter Messwerte |
| Erkennung von Abweichungen |
Ausreichend kurze Intervalle, um Veränderungen zu erkennen |
Ein Alarm kann erst gesendet werden, nachdem eine Abweichung erkannt wurde. Liest das Gateway einen Zähler nur einmal pro Stunde aus, kann es eine Veränderung daher möglicherweise nicht früher melden – selbst wenn die Mobilfunkverbindung verfügbar ist.
Der Energieverbrauch betrifft die gesamte Installation
LTE-M unterstützt die Energiesparfunktionen PSM und eDRX. Damit kann das Mobilfunkmodem zwischen den Kommunikationsvorgängen in einen Ruhemodus wechseln. Gleichzeitig beeinflussen diese Funktionen, wie schnell das Gateway Nachrichten vom Server empfangen kann. Während PSM ist das Modem aus dem Netz nicht erreichbar. Bei eDRX prüft es in größeren Zeitabständen, ob eingehende Kommunikation vorliegt.
Bei einem Gateway muss der Energiebedarf des gesamten Geräts betrachtet werden. Auch die M-Bus-Schnittstelle, der Prozessor, der lokale Speicher und mögliche Funkempfänger verbrauchen Energie. Versorgt das Gateway zusätzlich ein kabelgebundenes M-Bus-Netz, wirkt sich das ebenfalls auf die Anforderungen an die Stromversorgung aus.
Ein geringer Energieverbrauch des Mobilfunkmodems bedeutet daher nicht automatisch, dass die gesamte Installation für den Batteriebetrieb geeignet ist.
Was sollte vor der Installation geprüft werden?
Damit die Lösung funktioniert, müssen alle Komponenten zusammenpassen: die Zähler, das M-Bus-Netz, das Gateway, die Mobilfunkverbindung und das empfangende System.
Insbesondere sollte geprüft werden, ob das Gateway die eingesetzten Zähler auslesen kann, ob Maßeinheiten und Skalierungen korrekt interpretiert werden und ob das empfangende System die Informationen verarbeiten kann. Auch Zeitstempel sowie der Umgang mit fehlenden oder doppelten Messwerten sind wichtig für eine aussagekräftige Datenhistorie.
Für die Mobilfunkverbindung müssen die LTE-M-Abdeckung und die Unterstützung durch den Mobilfunkvertrag überprüft werden. Eine vorhandene 4G-Abdeckung bedeutet nicht automatisch, dass LTE-M für das gewählte Gerät und den jeweiligen Mobilfunkanbieter verfügbar ist.
Die Kommunikation mit dem Server sollte außerdem durch geeignete Verschlüsselung und Authentifizierung geschützt werden. Sichere Updates und eine Zugriffskontrolle gehören zum langfristigen Betrieb der Lösung.
Von der lokalen Auslesung zu nutzbaren Messdaten
Mit M-Bus und einem über LTE-M angebundenen Gateway lassen sich mehrere Zähler und Sensoren in einer gemeinsamen Lösung zusammenführen. M-Bus übernimmt die Kommunikation vor Ort, während LTE-M die Informationen an die Systeme weiterleitet, in denen sie genutzt werden.
Das ermöglicht eine automatische Datenerfassung und eine laufende Überwachung ohne manuelle Zählerablesungen. Werden Erfassungsintervalle, Speicherung und Übertragung auf die betrieblichen Anforderungen abgestimmt, liefern die Messwerte eine bessere Grundlage für den Anlagenbetrieb und einen effizienten Ressourceneinsatz.
