Wir haben den NetBox NB1600-LTE-Router aufgeschraubt und zeigen in den Bilder 2 bis 5 den technischen Aufwand, mit dem NetModule den mobilen Breitbandanschluss realisiert hat.
Den schnellen Internetzugang via Mobilfunknetz sichert das integrierte 2G/3G+/4G-Modem. Das Signal von der Antenne wird zum Funkmodul (LTE/HSPA-Modem), ein UMTS-Modul von Huawei (China) oder von Sierra Wireless (USA) geleitet. Dieses relativ hoch integrierte Modul erlaubt Verbindungen mit 800/900/1800/2100/2600 MHz im LTE-Betrieb sowie 900/2100 MHz im UMTS/HSPA+-Betrieb und ermöglicht – wo LTE-Service verfügbar ist – ultra-hohe Datenraten von derzeit bis zu 100 Mpbs Download und bis zu 50 Mbit/s Upload.
Bei der CPU handelt es sich um einen auf Kommunikation optimierten MPC8308 PowerQUICC II von Freescale mit 266 MHz Taktrate, der das Modul betreibt, die Daten steuert und sämtliche I/Os bedient. Ihre Funktion entspricht unter anderem der eines Routers zu Hause – also Verschlüsselung und Entschlüsselung der Daten. Sie ist mit mehreren Schnittstellen ausgestattet: Zwei flexibel einsetzbare Ethernet-Anschlüsse (RJ45 Buchsen) sind die Besonderheit des NB1600-LTE. Sie arbeiten im LAN-Modus kombiniert als 2-Port Switch oder verbinden separate IP-Netze. Im WAN-Modus arbeitet die NetBox als Router mit Industrial Firewall und optionalem Mobilfunk-Back-Up und VPN-Client-Funktion. Die serielle Schnittstelle (RS 232) lässt sich per Software als COM-Server oder alternativ als Konsole zur Administration konfigurieren. Zwei isolierte digitale Eingänge (PCI Express Mini) und zwei Relaisausgänge fungieren für den Anschluss an Sensoren und Aktuatoren. Eine Batteriepufferung stellt die Stromversorgung für eine bestimmte Zeit sicher, zum Beispiel wenn ein Bus abgestellt wird und sein Bordnetz runterfährt. So bleiben dank dieser zusätzlichen Spannungsversorgung noch 15 Minuten Zeit für den Austausch von gespeicherten Betriebsdaten, bevor das Gerät endgültig abschaltet.
Ein USB-Anschluss ermöglicht die dateibasierte Konfiguration, und auch das bequeme Einspielen von neuer Firmware. Darüber hinaus dient der Anschluss als Expansionsschnittstelle für Peripheriegeräte. Der Router unterstützt verbreitete VPN-Technologien wie IPsec und OpenVPN sowohl im Client- wie auch im Server-Modus. Zwei NB1600-LTE lassen sich einfach miteinander über einen VPN-Tunnel verbinden. Weitere Funktionen und Dienste sind DHCP-Server, DNS Proxy, Dynamic DNS Agent, SNMP Agent, Telnet-Server, SSH-Server, Web-Server sowie E-Mail und SMS. Das Gerät wird durch den Web-Manager oder per Kommandozeilen bedient.
Als Speicher ist ein NAND Flash-Speicher mit 128 MByte Kapazität und ein DDR2 SDRAM mit 64 MByte integriert. Letzterer dient für die Speicherung der laufenden Betriebsparameter und als Speicher für den Prozessor, teilweise auch als Datenzwischenspeicher für Kundenapplikationen. Die Stromversorgung des Routers erfolgt über Schaltnetzteile, über die Status-LEDs lassen sich Funktionen der NetBox einfach prüfen.
Einsatzbeispiel Condition Monitoring
Übertragen werden je nach Anwendung Messdaten, Videodaten, Bilder, Steuerdaten und vieles mehr, beispielsweise beim „Condition Monitoring“ für unter anderem Windkraftanlagen, Lokomotiven oder Schiffsturbinen sind dies Daten aus der Überwachung von Servicezyklen. Die Sensordaten werden in einem Monitorsystem in digitale Messwerte umgewandelt und dann seriell, via Ethernet oder per Wifi an den Wireless-Router NB1600-LTE übertragen. Der wandelt die Messdaten weiter in Pakete um und überträgt sie via GPRS, UMTS oder LTE (je nach örtlicher Verfügbarkeit des entsprechenden Service) über das Mobilfunknetz und das Internet an eine zentrale Überwachungsstation. Auf den Rechnern dort werten spezielle Programme die Daten aus und speichern sie. Falls erforderlich, erfolgt die rechtzeitige Einleitung von Wartungs- oder Reparaturarbeiten.
Da die kontinuierlich erzeugten Daten unmittelbar ausgewertet werden müssen, ist eine Permanentverbindung zwischen dem Router und der Auswertezentrale erforderlich. Um dabei die Kosten im Griff zu halten, setzt man ein paketbasiertes Übertragungsprotokoll wie GPRS, UMTS oder LTE ein.
Siegfried W. Best
(jj)
