Anbindung von Ortsnetzstationen als Basis für Smart Grid
Um eine zukunftssichere Lösung zur Anbindung von Ortsnetzstationen zu bieten, schaffen tausende LTE-Router von Welotec die Infrastruktur für eine digitale Zukunft.
Um Fehlerquellen zu minimieren und den Rollout so sicher wie möglich zu gestalten, werden Router per Zero-Touch-Provisioning in die bestehende Struktur im Feld integriert. Zentraler Punkt des Routermanagements ist das SMART EMS. Über das SMART EMS können die Geräte verwaltet und die Konfigurationen und Software aktualisiert werden.
Technische Umsetzung
- IPv4- und IPv6-Unterstützung im Mobilfunknetz
- Trennung von Nutzlast- und Verwaltungsverkehr durch gleichzeitige Nutzung zweier APNs
- Verwaltung und Rollout durch Zero-Touch-Bereitstellung von Tausenden von Geräten durch SMART EMS
- Integration in die Kundeninfrastruktur durch On-Premise-Installation sowie API-Integration in das ERP-System des Kunden
Zukunftssichere Umsetzung mit Mobilfunk und IPv6
Durch erneuerbare Energien und E-Mobilität sind wir mit zunehmenden Schwankungen im Stromnetz konfrontiert. Dies erfordert eine höhere Flexibilität sowie eine gezieltere Überwachung und Steuerung der Energieflüsse. Um dies zu realisieren, müssen neue Messpunkte geschaffen werden. Hochspannung wird traditionell bereits sehr gut überwacht. Für Mittel- und Niederspannung müssen neue Ansätze genutzt werden. Klassische Ortsnetzstationen sind hierfür grundsätzlich sehr gut geeignet. Sie verfügen jedoch meist über keine Intelligenz oder Kommunikationsanbindung an ein zentrales System. Da Ortsnetzstationen weit entfernt von jeglicher kabelgebundener Infrastruktur liegen, ist eine Anbindung über Mobilfunk oft die einzige Möglichkeit.
Damit der Lösungsansatz auch in einigen Jahren noch tragfähig ist, wurde die gesamte Lösung mit IPv6-Technologie konzipiert. Um die Lösung in einem solchen Maßstab umsetzen zu können, ist eine enge Abstimmung zwischen Zulieferern, aber auch Mobilfunkbetreibern und Chipherstellern notwendig.
Um Kosten sowie Fehleranfälligkeit bei der Inbetriebnahme zu minimieren, ist ein Zero-Touch-Provisioning-Ansatz erforderlich. Darüber hinaus ist es unerlässlich, alle Geräte im Feld später von einem zentralen System aus konfigurieren und mit neuer Software versorgen zu können.
Verwaltung und Zero-Touch-Bereitstellung von Welotec-Routern mit SMART EMS
Um den Inbetriebnahmeaufwand möglichst gering zu halten, werden bei der Provisionierung der Router die SIM-Karten des Kunden sowie eine zuvor vereinbarte „Startup-Konfiguration“ bei Welotec vorinstalliert und dokumentiert. Im Auslieferungszustand können die Router ausschließlich das Mobilfunknetz nutzen und sich mit dem zentralen Managementsystem des Kunden verbinden. Bei Versand der Geräte erhält der Kunde einen elektronischen Lieferschein, der Informationen wie IMEI und Seriennummer des Routers, sowie die IMSI der SIM-Karte enthält. Mittels IMEI und IMSI kann der Kunde beim zentralen RADIUS-Server sicherstellen, dass diese Konstellation nach Auslieferung unverändert ist. Den elektronischen Lieferschein importiert der Kunde direkt in sein SAP, von wo aus die Router über eine Middleware am SMART EMS angemeldet und eine spezifische Konfiguration vordefiniert wird. Wird nun ein Router in Betrieb genommen, meldet er sich beim zentralen System des Kunden und erhält seine spezifische Konfiguration inklusive Firewall-Regel, Dual-APN-Konfiguration, IPv6-Verhalten und VPN-Konfiguration.
Der Router ist nun in einem stabilen Zustand, verfügt über eine individuelle Konfiguration und stellt per Dual-APN zwei getrennte Kommunikationskanäle bereit.
In speziellen Nachrüstsituationen wurde zusätzlich ein VTI4-Tunnel über das IPv6-Netzwerk gelegt, um entsprechende nicht IPv6-kompatible Geräte anzubinden. Damit die IPv4-Geräte auch dem zentralen Endpunkt bekannt sind, propagiert der Router entsprechende Routen an das zentrale System.
Vorteile und Auswirkungen
Durch die Verwendung von IPv6 ist das Konzept technisch flexibel, skalierbar und zukunftssicher. Die Vielzahl an IPv6-Adressen ermöglicht es, auch in großen Strukturen jedes einzelne Gerät direkt anzusprechen. Dies bietet nicht nur enorme Vorteile in puncto Monitoring und Datenerfassung, sondern öffnet auch Türen für neue digitale Geschäftsmodelle.
Darüber hinaus können durch die Verwendung von VTI und propagierten Routen Nachrüstlösungen realisiert werden.
Der Zero-Touch-Provisioning-Ansatz erhebt den Rollout der Lösung von einer technischen Ebene zu einem reinen Geschäftsprozess. Durch die Integration der Schnittstellen in das zentrale SAP-System erfolgt die Verwaltung von Konfigurationen sowie Firmware der Geräte im Feld direkt aus SAP.
Darüber hinaus bieten die Schnittstellen sowie Log- und Debug-Informationen der Router die Möglichkeit, Daten zur Weiterverarbeitung in Monitoring- oder SIEM-Systemen bereitzustellen.
TK600 4G LTE-Router mit integrierter Modbus-zu-IEC-104-Konvertierung
Ergänzend zur IPv6-Lösung mit der Welotec TK800-Serie gibt es den TK600 . Der industrielle 4G LTE Router verfügt über eine integrierte Funktionalität zur Modbus nach IEC 104 Konvertierung. Der Modbus Master kann Slaves über Modbus TCP oder über die serielle RS-232/RS-485 Schnittstelle via Modbus RTU abfragen.
Die Daten können in IEC 60870-5-104 oder MQTT konvertiert und an SCADA- oder Cloud-Systeme gesendet werden.
Der TK600-Router funktioniert nur in Kombination mit dem Gerätemanagement – Smart EMS von Welotec und der VPN Security Suite für End-to-End-Konnektivität.
