Warum ist ein industrielles 4G-Backup unverzichtbar?
Glasfaser und ADSL sind physische Infrastrukturen – sie können ausfallen. Straßenbauarbeiten, durch Baumaschinen durchtrennte Kabel, Ausfall von Betreibergeräten, Störung des lokalen DSLAM: Die Ursachen für Ausfälle sind vielfältig und oft unvorhersehbar. In einer industriellen Umgebung kann ein Netzwerkausfall Folgendes bedeuten:
- Ausfall der SCADA-Überwachung: Verlust der Transparenz über Ihre laufenden Prozesse
- Unterbrechung des Fernzugriffs: Ihre Techniker können keine Fernwartungsmaßnahmen mehr durchführen
- Blockierung des Datenversands: Zählerstände, Telemetriedaten und Ereignisprotokolle werden nicht übertragen
- Auslösung von Warnmeldungen: Die Überwachungssysteme generieren unerwünschte Netzwerkalarme
Das industrielle 4G-Backup ist die Standardlösung für dieses Problem. Dabei handelt es sich um eine 4G-LTE-Mobilfunkverbindung, die im Standby-Modus gehalten wird und innerhalb weniger Sekunden die Hauptverbindung übernehmen kann.
Dual-WAN-Architektur: Hauptverbindung über Glasfaser + 4G als Ausfallschutz
Der Eziwan-Router in der Dual-WAN-Konfiguration verwaltet zwei WAN-Verbindungen gleichzeitig:
| Rolle | Verbindung | Typische Übertragungsrate | Latenz | Nutzung |
|---|---|---|---|---|
| Primäres WAN | Glasfaser / ADSL / SDSL | 10 Mbit/s – 10 Gbit/s | 5–15 ms | Normaler Datenverkehr |
| Backup-WAN | 4G LTE | 20–150 Mbit/s | 20–50 ms | Nur als Backup |
Im Normalbetrieb werden 100 % des Datenverkehrs über die Hauptverbindung geleitet. Die 4G-Verbindung befindet sich im aktiven Standby-Modus: Der Router überprüft regelmäßig ihre Verfügbarkeit, nutzt sie jedoch nicht für den Produktionsdatenverkehr.
Wird ein Ausfall der Hauptverbindung festgestellt, werden 100 % des Datenverkehrs auf 4G umgeleitet – automatisch, ohne menschliches Eingreifen und in weniger als 8 Sekunden.
Fehlererkennung: Überwachungsmechanismen
Die Qualität des Failovers hängt von der Schnelligkeit und Zuverlässigkeit der Fehlererkennung ab. Der Eziwan-Router nutzt eine Erkennung mit mehreren Methoden:
Physikalische Überwachung der Verbindung: Verlust des Ethernet-Signals (Link Down) oder Verlust der DSL-Synchronisation. Sofortige Erkennung (< 1 Sekunde). Deckt vollständige physikalische Unterbrechungen ab.
ICMP-Sonden (Ping): Pings an Referenzserver (Google DNS 8.8.8.8, Cloudflare 1.1.1.1) in konfigurierbaren Intervallen (5 bis 30 Sekunden). Erkennt „Black Holes“ (aktive physische Verbindung, aber fehlerhaftes Routing, was bei Ausfällen von Netzbetreibern häufig vorkommt).
DNS-Abfragen: DNS-Anfragen an die Resolver des Betreibers. Erkennt Ausfälle von DNS-Diensten, die das Internet unbrauchbar machen, selbst wenn die physische Verbindung aktiv ist.
HTTP-Sonden: Überprüfung der Erreichbarkeit einer bestimmten URL (Ihr SCADA-Server, Ihre Cloud). Erkennt Ausfälle von vorgelagerten Anwendungen.
Die Umschaltung wird ausgelöst, wenn N aufeinanderfolgende Messungen fehlschlagen (konfigurierbar: 2 bis 5 Messungen), wodurch Umschaltungen aufgrund vorübergehender Mikroausfälle vermieden werden.
Zurück zum Hauptlink: Stabilisierungslogik
Die Logik der Rückkehr zur Hauptverbindung ist ebenso entscheidend wie die Umschaltung selbst. Eine zu schnelle Rückkehr zu einer instabilen Verbindung (die zwischen verfügbar und nicht verfügbar schwankt) führt zu „Flapping“ – wiederholten Umschaltungen, die die Anwendungen stärker stören als der Ausfall selbst.
Der Eziwan-Router wendet vor der Rückkehr eine Stabilisierungsphase an:
- Die Hauptverbindung muss mindestens 60 Sekunden lang als stabil erkannt werden (konfigurierbar von 30 Sekunden bis 10 Minuten)
- Die Rückkehr kann im automatischen Modus (Rückkehr sobald Stabilität erkannt wird) oder im manuellen Modus (Rückkehr nur auf Aktion des Bedieners hin) konfiguriert werden
- Eine Gnadenfrist schützt laufende Sitzungen während der Rückkehr
Aufrechterhaltung der VPN- und SCADA-Sitzungen während des Failovers
Im Cold-Standby-Modus (Standardkonfiguration) führt die Umschaltung zu einer Änderung der WAN-IP-Adresse. Bestehende TCP-Sitzungen (VPN, SCADA, Fernzugriff) werden unterbrochen und müssen neu verbunden werden. Bei Standard-Industrieanwendungen dauert die automatische Wiederverbindung von VPN- und SCADA-Clients 5 bis 15 Sekunden – für die Bediener in der Regel transparent.
Für kritische Websites, die eine vollständige Kontinuität der Sitzungen erfordern, stehen zwei erweiterte Optionen zur Verfügung:
VRRP (Virtual Router Redundancy Protocol): Zwei Eziwan-Router (primär + sekundär) teilen sich eine virtuelle IP-Adresse. Bei einem Ausfall des primären Routers übernimmt der sekundäre Router die virtuelle IP-Adresse, und der Datenverkehr wird ohne Unterbrechung fortgesetzt. Die IP-Sitzungen bleiben bestehen.
Stateful Failover: Synchronisierung der Verbindungstabelle zwischen zwei Eziwan-Routern. Beim Failover übernimmt der sekundäre Router genau den Zustand des primären Routers – TCP-Sitzungen, VPN-Tunnel, NAT-Tabellen.
Anwendungsfälle: Branchen, in denen 4G-Backup von entscheidender Bedeutung ist
Kontinuierliche Prozessindustrie (Chemie, Petrochemie, Lebensmittelindustrie): Das SCADA-Überwachungssystem muss rund um die Uhr betriebsbereit sein. Ein Ausfall der Überwachung kann zu einem Stillstand der Produktionslinie oder zu unentdeckten Prozessabweichungen führen.
Energieversorgung (Umspannwerke, Gas- und Wassernetze): Die Betreiber von Energienetzen unterliegen gesetzlich vorgeschriebenen Verfügbarkeitsanforderungen. Ein 4G-Backup wird häufig in den Leistungsbeschreibungen der Konzessionsgeber vorgeschrieben.
Logistik und Lager: Der Ausfall des WMS (Warehouse Management System) blockiert die Ein- und Auslagerungsvorgänge. Ein 4G-Backup gewährleistet die Aufrechterhaltung des Betriebs während der Arbeiten des Glasfaserdienstleisters.
Just-in-Time-Produktionsstätten: Im Just-in-Time-Betrieb kann ein Ausfall des EDI-Datenaustauschs mit den Lieferanten die Beschaffung und die Produktion lahmlegen.