Fernwartung Industrieller LTE-Router unterstützt Fernwartung

Autor / Redakteur: Jos Zenner* / Jan Vollmuth

Moderne Remote-Services von Anlagen und Maschinen sparen Zeit, Kosten und Ressourcen. Die Datenkommunikation innerhalb von Mobilfunknetzen gewinnt dabei immer größere Bedeutung. Der neue LTE-WLAN-Router von Welotec unterstützt die Fernwartung und bindet mobile Endgeräte ans Internet an.

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(Bild: Welotec)

Im Internet of Things (IoT) spielt die Machine-to-Machine (M2M)-Kommunikation eine zentrale Rolle. Leistungsfähige Netzwerkstrukturen sowie entsprechende Gateways sorgen für eine vernetzte Kommunikation. Wurden in der Vergangenheit Fernabfragen oder Fernwartungen von Maschinen häufig mittels Wählleitungen über Analog-, ISDN- oder GSM-Modems realisiert, reicht die Bandbreite dieser Wählverbindungen zum Einspielen großer Datenmengen bei Software-Updates oder für komplexe Wartungsprozeduren nicht mehr aus.

Industrielle Kommunikation via Internet

Zunehmend übernimmt das Internet in der industriellen Kommunikation den Datentransfer. Aufgrund seiner hohen Verfügbarkeit und der großen Bandbreite kommt dem Mobilfunk bei der Anbindung ans Internet eine immer größere Bedeutung zu. Industrielle LTE Router sorgen für die LAN-Kopplung mittels Nutzung von öffentlichen oder privaten Mobilfunknetzen und kommunizieren mit seriellen SPSsen und allen Geräten im Ethernet-LAN gleichzeitig und mit der gleichen Qualität. LTE WLAN-Router bieten einen noch höheren Kommunikationsumfang, indem sie kabellosen Mobilgeräte wie Laptops, Smartphones oder Tablets einen Zugang zum Internet ermöglichen.

LTE – der Mobilfunkstandard der vierten Generation – zeigt sich gegenüber den älteren Technologien wie GSM, GPRS, EDGE, UMTS deutlich überlegen: Hohe Geschwindigkeiten, geringe Latenzzeiten und die Abwärtskompatibilität zu den früheren Standards steigern die Leistungsfähigkeit von Infrastrukturen. Dank der Breitbandinitiative der Bundesregierung ist der LTE-Netzausbau in Deutschland in vollem Gange. Seit Beginn des ersten Quartals 2015 erreichen Telekom und Vodafone eine Netzabdeckung von etwa 75%. Bis 2016 soll bei den größten Mobilfunkanbietern die nahezu vollständige Versorgung abgeschlossen sein. Ein weiterer Fokus liegt zur Zeit auf der Optimierung und Verbesserung der Netze.

LTE speziell für M2M

Im Zuge der digitalen Dividende wurden zunächst Gebiete mit schlechter UMTS- und DSL-Verfügbarkeit – vor allem ländliche Regionen – mit einem 800 MHz-Spektrum ausgebaut. Diese Frequenz hat eine hohe Reichweite und eine gute Übertragungskapazität. Jeder einzelne Sendemast erzielt eine höhere Flächenabdeckung als vergleichbare Masten mit höheren Frequenzen. In bebauten Gegenden ist außerdem die Durchdringung von Gebäuden sehr gut. Mit Frequenzen von 1800 MHz und 2600 MHz werden vor allem Städte und Ballungsräume erschlossen. Zudem wird wahrscheinlich in 2015 mit dem Ausbau von LTE 450 MHz speziell für M2M-Anwendungen begonnen.

Neben einer besseren Netzabdeckung weist LTE eine bis zu 20fache Bandbreite gegenüber UMTS/HSDPA auf: Downloadraten von 100 MBit/s sind möglich. Der Upload ist bei guten Bedingungen mit 50 MBit/s ebenfalls extrem schnell. Noch schneller und mit noch höheren Datenraten, nämlich 1,2 Gbit/s, soll die Erweiterung des Mobilfunkstandards LTE Advanced in Zukunft arbeiten. Das erste LTE Advanced-Netz startete im November 2014.

Um die Vorzüge des „Mobilen Internets“ in der M2M-Kommunikation zu nutzen, sind entsprechende Router sowie geeignetes Zubehör erforderlich, die Maschinen, Anlagen und Geräte mit den entsprechenden Leitstellen verbinden als auch ein entsprechendes WLAN für kabellose Endgeräte aufspannen. Der industrielle LTE WLAN-Router TK805L-EXW von Welotec übernimmt diese Aufgabe: Eine hohe Verfügbarkeit erreicht der Router durch die Dual-SIM, d.h., das Gerät kann mit zwei SIM-Karten verschiedener Provider betrieben werden. Im LTE-Standard ist er abwärtskompatibel und unterstützt in der 4G Variante auch 3G (HSPA+, HSUPA, HSDPA, UMTS) und 2G (EDGE, GPRS, GSM). Der Router kann mittels LTE eine Internetverbindung herstellen und ein eigenes WLAN aufspannen, oder sich selber drahtlos über einen WLAN Access Point ins Internet einwählen, was die Kommunikation sehr flexibel und von örtlichen Gegebenheiten unabhängig macht.

Mehrere Antennen in einer

Mit zunehmender Entfernung vom Repeater (Sendemast) nimmt in der Regel die Übertragungsrate des LTE-Signals ab. Um die Vorteile von LTE vollständig zu nutzen, sind daher zusätzliche, externe Antennen erforderlich. Dazu dienen Geräte, die die bei LTE vorgeschriebene MIMO (Multiple Input Multiple Output)-Technik nutzen, ein System mit zwei Antennen und zwei Anschlüssen. Der TK805L-EXW von Welotec ist standardmäßig mit vier Antennen (zwei SMA- und zwei Reverse SMA-Antennen) für den Empfang der LTE und WLAN-Signale ausgestattet.

Um unnötiges Kabelgewirr zu vermeiden, hat Welotec LTE WLAN MIMO-Antennen im Programm, die Kabel bündeln und gemeinsam zum Router führen. Das heißt, es ist nur jeweils eine technische Vorrichtung auf dem Schaltschrank oder der Anlage zu montieren. Bei den LTE WLAN MIMO Antennen handelt sich um 4-Port-Antennen, die 4G LTE sowie Breitband-WLAN (Dual-Band 802.11n) unterstützen und sich durch ihr flaches, kompaktes Gehäuse auszeichnen. Die Antennen können entweder direkt auf dem Schaltschrank mit entsprechender Durchführung montiert oder mit einem Magnetfuß schnell und einfach befestigt werden. Beide Antennen sind mit einem robusten IP67-Gehäuse ausgestattet und können auch im Freien eingesetzt werden.

Daten sicher übertragen

Bei der Datenübertragung steht die Sicherheit selbstverständlich im Vordergrund. Die TK800-Serie ist mit einer integrierten Firewall ausgestattet. Neben einer Stateful Packet Inspection unterstützen die Router auch Access Control Lists, Intrusion Protection IP/MAC Binding und vieles mehr. Verschiedene statische und dynamische VPN-Protokolle (IPsec mit IKEv1 und IKEv2, OpenVPN, DMVPN, L2TP und GRE) ermöglichen eine sichere Vernetzung. Dabei kann sowohl auf Pre-shared Keys als auch auf Zertifikate zurückgegriffen werden. Ein intelligentes AAA (Authentication, Authorization, Accounting)-Management sorgt weiterhin für höchste Sicherheit. Die Geräte sind in der Lage, lokale und serverbasierte AAA-Lösungen wie TACAS+, RADIUS und mehr zur Authentifizierung zu nutzen. Das Routing erfolgt statisch oder dynamisch mit RIP oder OSPF.

Der neue industrielle LTE WLAN-Router TK805L-EXW von Welotec kann überall dort eingesetzt werden, wo eine Verkabelung sehr aufwendig ist. Er unterstützt den WLAN Standard IEEE 802.11b/g/n mit WPA2-Verschlüsselung. Im Clientmodus kann sich der Router über einen WLAN Access Point ins Internet einwählen, die LTE-Mobilfunkverbindung ist in diesem Fall als Backup-Link nutzbar. Eingesetzt als WLAN Access Point lässt sich der Router über LTE oder auch kabelgebunden ans WAN-Netz anschließen. In diesem Fall können Smartphones, Tablet-PCs, Laptops oder WLAN-Endgeräte wie SPSen o. ä. drahtlos mit dem Router kommunizieren. Dies ist insbesondere bei Anwendungen mit beweglichen Teilen von Vorteil, die nur schlecht oder gar nicht verkabelt werden können.

Der Router verfügt über einen 4 Port Managed Ethernet Switch mit VLAN. Damit lassen sich SPSen, IPCs und andere Komponenten mit Ethernet-Schnittstelle mit dem Router verbinden. Ein zusätzlicher WAN Port für den Zugang zum Internet steht zur Verfügung. Daneben besitzt der Router zwei serielle Schnittstellen (1x RX-232 und 1x RS-485) sowie I/Os. OpenVPN und IPsec sorgen für eine sichere Vernetzung. Mit HSPA+ und LTE erreicht er Geschwindigkeiten von bis zu 100 MBit/s Download und 50 MBit/s Upload. (jv)

* Jos Zenner ist Business Development Manager bei der Welotec GmbH, Laer

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