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Messtechnik-Cloud

Sharing Economy für das Messlabor

14. Oktober 2020, 10:00 Uhr   |  Sascha Laumann

Sharing Economy für das Messlabor
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Fernzugriff ist für viele Messgeräte schon Standard. Der nächste Schritt ist eine standardisierte Meßtechnik-Cloud. Über Sie können Unternehmen ihre Messaufbauten und Prüfstände Abteilungen weltweit verfügbar machen - ohne dafür auf Einzel- und Spezialentwicklungen zurück zugreifen.

Wer schon mal einen messtechnischen Aufbau betreut hat, weiß wie kompliziert die Steuerung und Nutzung sein kann. In den meisten Fällen ist die unmittelbare Anwesenheit des Messtechnikers oder Ingenieurs am Messplatz zur Pflichtaufgabe geworden. Doch Einschränkungen durch Lockdowns, aber auch der Wunsch nach mobilem Arbeiten erschweren dieses Setting zunehmend. Außerdem gibt es immer mehr Bedarf, die Effizienz zu steigern, indem über die Standorte eines Unternehmens hinweg kollaboriert wird. Instrumente, die etwa nach Feierabend in Europa in den Ruhezustand verbannt werden, könnten produktivitätssteigernd auf einer anderen Seite des Globus sinnvoll eingesetzt werden. Die berechtigte Frage ist daher: lässt sich die Messtechnik komfortabel aus der Ferne nutzen?

Die Fernsteuerung von Messgeräten gehört seit Jahrzehnten zum Standard in den Laboren und Systemhäusern. Schon preiswerte Geräte verfügen heute mindestens optional über die nötigen Schnittstellen dafür. Hochwertige Geräte haben sogar oft einen Webserver an Bord, der sie über jeden Browser aus der Ferne bedienbar macht. Nur die IP-Adresse muss bekannt und das Gerät übers Netz erreichbar sein. Bei abgesetzten, unbemannten Messstationen mit einem statischen Aufbau ist die Fernabfrage und -bedienung ohnehin gang und gäbe. Wichtig ist in allen Fällen ein wirksamer Zugangsschutz mit Authentifizierungsmechanismen. In einer abgeschirmten Laborumgebung ist das kein Problem. Hier wird die Fernbedienbarkeit gern als Komfortmerkmal genutzt, etwa um nicht ständig zwischen dem Arbeitsplatz und dem woanders stehenden Gerätepark hin und her pendeln zu müssen. Eins ist diesen Szenarien gemeinsam: Es handelt sich um Einzel- und Speziallösungen, die für jede Anwendung neu aufgesetzt werden müssen. Will man das Thema Messgerätefernsteuerung größer denken und als einfach handhabbaren Standard etablieren, kommt man um einen Lösungsansatz nicht herum: die Cloud.

Kollaborativ messen über die Cloud

Produktansätze wie XaaS (Everything-as-a-Service) stehen hoch im Kurs und werden immer populärer. Die Nutzer eines solchen zumeist auf Cloud-Technologie basierenden Dienstes sparen Investitionskosten, weil sie die Infrastruktur dahinter nicht selbst betreiben müssen und zahlen nur für die tatsächlich in Anspruch genommene Leistung. Außerdem sind solche Dienste in der Regel hoch skalierbar: Der Nutzer kann davon ausgehen, dass die benötigte Leistung jederzeit erbracht wird. Voraussetzung für die Verlagerung eines Dienstes in die Cloud ist die Möglichkeit, ihn zu virtualisieren. Der Nutzer bucht am virtuellen Tresen nur eine nach Art, Zeit, Umfang und Qualität festgelegte Leistung, das Managementsystem der Cloud vermittelt die passenden Ressourcen.

Eine Messtechnik-Cloud, wie sie Rohde & Schwarz für sich selbst betreibt und auch bei Kunden einrichten könnte. Geräte und Gerätegruppen lassen sich darüber von beliebigen Orten aus nutzen
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Eine Messtechnik-Cloud, wie sie Rohde & Schwarz für sich selbst betreibt und auch bei Kunden einrichten könnte. Geräte und Gerätegruppen lassen sich darüber von beliebigen Orten aus nutzen. Zwei Anwender greifen im Beispiel gleichzeitig auf verschiedene Geräte zu.

Solche Systeme, wie sie typischerweise von großen Cloud-Betreibern für diverse Aufgaben angeboten werden, lassen sich in kleinerem Rahmen auch für messtechnische Dienste einrichten. Unterschiede zu einer typischen SaaS-Lösung (Software-as-a-Service) ergeben sich aus der Art der Leistung und Ressourcen. Ein Unternehmen, das seinen Messgerätepark oder einen Teil davon virtuell »poolen« will, um ihn unternehmensweit von jedem Ort aus zugänglich zu machen, hat nur eine beschränkte Anzahl von jedem Messgerätetyp im Portfolio. Anders als ein Server kann jedes Messgerät immer jeweils nur für eine einzelne Messaufgabe in Beschlag genommen werden. Die Skalierbarkeit steht hier aber auch nicht im Vordergrund. Immer wichtiger wird dagegen, gerade auch im Entwicklungsumfeld, das kollaborative Arbeiten – oder eben das Arbeiten im Fernzugriff, wie es derzeit angesagter ist denn je.

Bild 1 zeigt den prinzipiellen Aufbau einer Messtechnik-Cloud. Der Betreiber hat einen Satz von Messgeräten für den Cloud-Zugriff reserviert und Gerätegruppen zu häufig genutzten Messaufbauten zusammengeschaltet. Da die meisten Messgeräte aber nun einmal ein physisch angeschlossenes Messobjekt brauchen, lässt sich eine Messtechnik-Cloud nicht völlig virtuell betreiben. Ein Mitarbeiter vor Ort muss den Prüfling in den Messaufbau integrieren. Oft wird das der Cloud-Nutzer bei Gelegenheit selbst tun, um anschließend seine Analysen aus der Ferne durchzuführen. Im Extremfall befinden sich Messgeräte und Bediener aber in verschiedenen Ländern oder sogar Kontinenten, etwa bei einem kollaborativen Entwicklungsprojekt. Dann wird jeder Betreiber abhängig von der Situation und Aufgabenstellung eine gangbare Lösung finden müssen.

Der Zugang erfolgt über einen beliebigen Webbrowser. In Richtung Cloud sorgt die Web-eigene TLS-Verschlüsselung für eine geschützte Verbindung. Cloud-typisch beinhaltet das System einen Geräteverwaltungsdienst, der Mehrfachbelegungen verhindert und zeitliche Reservierungen ermöglicht. Buchen kann man sowohl Einzelgeräte als auch vorkonfigurierte Gerätegruppen, die über einen lokalen Steuerrechner verwaltet werden, der auch zum Datenaustausch mit dem Prüfstand dient, beispielsweise zum Hochladen von Wellenform- oder Skriptdateien.

Erweiterung der Cloud-Funktion in Bild 1 um einen Datenanalysepfad. Die Messdatenerhebung am Ort der Messgeräte und die Datenauswertung können so voneinander entkoppelt und von verschiedenen Personen durchgeführt werden
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Bild 2. Erweiterung der Cloud-Funktion in Bild 1 um einen Datenanalysepfad. Die Messdatenerhebung am Ort der Messgeräte und die Datenauswertung können so voneinander entkoppelt und von verschiedenen Personen durchgeführt werden. Rohde & Schwarz bietet eine solche Analyse-Cloud zur öffentlichen Nutzung an.

In Fällen, in denen ein Gerät den Zugang über die Remote-Desktop-Protokolle RDP oder VNC unterstützt, vermittelt ein Zugangsprotokoll-Übersetzungsdienst die Verbindung. Der Datenstrom wird dann über einen dedizierten Punkt-zu-Punkt-Kommunikations-kanal, etwa einen sicheren VPN-Tunnel, von der Cloud-Plattform zur fernbedienten Hardware geleitet.

Um die Möglichkeiten für arbeitsteilige Messungen noch auszuweiten, lässt sich das Modell in Bild 1 um einen Cloud-Speicherbaustein ergänzen (Bild 2). Auf diese Weise können Messdatenerhebung und Datenanalyse voneinander getrennt werden. Beispielsweise nimmt der eine Ingenieur die Messungen vor und überträgt die Messdaten in den Cloud-Speicher und ein zweiter Ingenieur führt zu einem genehmen Zeitpunkt und von einem beliebigen Ort aus die softwaregestützte Analyse durch.

Cloud4Testing: Messtechnik und Cloud-Technologie

Rohde & Schwarz nutzt die eigene Messtechnik-Cloud auch für Demonstrationen und Schulungen, hier am Beispiel eines gescripteten Basisstationstests
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Bild 3. Rohde & Schwarz nutzt die eigene Messtechnik-Cloud auch für Demonstrationen und Schulungen, hier am Beispiel eines gescripteten Basisstationstests.

Über den SaaS-Dienst R&S Cloud4Testing lassen sich aktuell verschiedene Pakete für Mobilfunk-, Puls- und allgemeine Signalanalyse buchen
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Bild 4. Über den SaaS-Dienst R&S Cloud4Testing lassen sich aktuell verschiedene Pakete für Mobilfunk-, Puls- und allgemeine Signalanalyse buchen.

Genau diesen Anwendungsfall – die Cloud-gestützte Messdatenauswertung – deckt der neue Rohde & Schwarz SaaS-Dienst R&S Cloud4Testing ab. Er kann über die Webseite des Unternehmens [1] von jedem Interessenten kostenpflichtig in Anspruch genommen werden – kostenlose Schnupperangebote stehen zur Verfügung. Aktuell bietet der Dienst Analysepakete für verschiedene Mobilfunkstandards an, aber auch für die allgemeine Vektorsignal- sowie Transienten- und Pulsanalyse (Bilder 3 und 4). Weitere Pakete sind in Vorbereitung.

Für die Nutzung der Cloud4Testing benötigt der Anwender lediglich einen Standard-Webbrowser und eine Internetverbindung. Der Dateiaustausch mit der Plattform erfolgt über sicheren Up- und Download im Browser selbst. Wer bereits Kunde eines Cloud-Speicheranbieters ist, kann von Cloud4Testing aus direkt auf seinen Speicherplatz beim jeweiligen Anbieter zugreifen und den Datenaustausch darüber abwickeln.

Die zu analysierenden Dateien bestehen für gewöhnlich aus I/Q-Daten, die mit Rohde & Schwarz Messinstrumenten erfasst wurden. Das können einerseits reale Messdaten sein, die mithilfe eines Spektrumanalysators oder eines Oszilloskops aufgezeichnet wurden. Es können aber auch synthetisierte Datensätze verarbeitet werden, die etwa mit einer Software wie R&S WinIQSim2 oder einem Signalgenerator erzeugt und abgelegt wurden. Sollte ein vorhandenes Instrument nicht mit den nötigen Auswertefunktionen ausgestattet sein, etwa eine 5G-Modulationsanalyse, kann der Nutzer diese Aufgabe mithilfe der VSE-Software, die über Cloud4Testing bereitgestellt wird, erledigen. Dabei liegen die Daten stets in der Obhut des Kunden (bzw. der seines präferierten Cloud-Speicheranbieters). Rohde & Schwarz persistiert die Informationen nur für die Dauer der Analyse.

Flexibles Lizenzmodell

Werden bestimmte Auswertefunktionen nur für einen oder wenige Monate benötigt, kann pünktlich nach abgeschlossener Arbeit das Cloud4Testing-Abonnement beendet werden. Hochpreisige Permanentlizenzen für Analysesoftware müssen nicht angeschafft werden. Das Modell empfiehlt sich für Projektarbeiten von HF-Ingenieuren, vor allem dann, wenn die Projektdauer begrenzt ist und sich die Anforderungen im Projektverlauf verändern können.

Die »große« Cloud-Lösung für den Gerätezugriff ist eine überlegenswerte Einrichtung für Unternehmen, die ihren Messgerätebestand oder Teile davon für kollaboratives Arbeiten, Kundendemonstrationen, Schulungen, eine bessere Auslastung oder aus anderen Gründen bequem übers Internet zugänglich machen wollen.

Zukunftsmodell global verteilter Prüfstand

Wie schnell kommt der Wandel vom lokalen zum globalen Prüfstand? Vermutlich schneller als man denkt. Schon heute spüren viele Unternehmen die vielerorts und größtenteils plötzlich eingetretene Erschwernis bei der Durchführung der messtechnischen Arbeiten. Ein klassischer Ansatz, der örtliche und zeitliche Präsenz von Messtechnik, Messobjekt und dem Messingenieur erfordert, spielt in Zukunft womöglich eine kleinere Rolle. Verteiltes Messen, optimierte Nutzung von Messinstrumenten und kollaboratives Arbeiten über Standorte hinweg sind in vielen Laboren bereits heute Realität.

Nicht zuletzt nehmen auch wirtschaftliche Aspekte eine immer wichtigere Rolle ein. Finanzielle Flexibilität bei der Nutzung der Messtechnik kann in Zeiten veränderlicher Märkte und volatiler Politik über das Überleben eines Unternehmens entscheiden. Mit nutzungsbasierten Abrechnungsmodellen in Cloud4Testing bietet Rohde & Schwarz eine Lösung für genau solche Szenarien an.

Der Autor

Sascha-Laumann von Rohde & Schwarz
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Sascha-Laumann von Rohde & Schwarz

Sascha Laumann

ist Product Owner bei Rohde & Schwarz mit dem Schwerpunkt auf die Definition, Entwicklung und die Vermarktung neuer Softwarelösungen für aktuelle messtechnischen Aufgaben. Seine Hauptaugenmerk liegt auf Optimierungen im Workflow und effizienzsteigernden Maßnahmen beim Datentransport und der Datenverarbeitung.

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