Die Herausforderungen der industriellen Vernetzung
Die erste Voraussetzung für die Fernüberwachung, Fernsteuerung oder Fernwartung von Anlagen ist, dass diese zuverlässig verbunden sind. Schon ein einziger Standort, der in einem Netzwerk von 50 Standorten offline ist, kann hohe Kosten verursachen: Produktionsausfälle, ausbleibende Warnmeldungen, unnötige Eileinsätze.
Die Wahl der Verbindungstechnologie ist von strategischer Bedeutung. Sie hängt ab von:
- Die erforderliche Datenübertragungsrate — einige KB/h für Temperatursensoren, mehrere MB/h für Kameras oder das VPN der SPS.
- Die Gerätedichte — eine einzige SPS oder 500 Sensoren auf einem Hektar.
- Die Autonomie — batteriebetriebene Geräte (10 Jahre) oder Geräte mit Dauerstromversorgung.
- Die Reichweite — ein Standort von 50 m² oder eine landwirtschaftliche Fläche von 100 km².
- Die Kritikalität — Trinkwasserwarnung (äußerst kritisch) vs. Parksensor (unkritisch).
Vergleich der Technologien für die industrielle IoT-Konnektivität
| Technologie | Datenrate | Reichweite | Betriebsdauer | Latenz | Ideal für |
|---|---|---|---|---|---|
| 4G / LTE Cat-4 | 50–150 Mbit/s | Landesweit | Stromversorgung | 20–50 ms | Steuerungen, VPN, Kameras, Router |
| LTE-M (Cat-M1) | 1 Mbit/s | Landesweit | ★★★★ | 50–100 ms | Mobile Sensoren, Tracker, Wearables |
| NB-IoT | 200 kbps | Landesweit + in Innenräumen | ★★★★★ | 1–10 s | Stationäre Zähler, fest installierte Sensoren mit niedriger Frequenz |
| LoRaWAN | 0,3–50 kbps | 2–15 km | ★★★★★ | 1–5 s | Sensoren mit großer Reichweite, weitläufige Gebiete |
| Sigfox | 100 bps | Landesweit | ★★★★★ | > 1 s | Kurznachrichten, Beacons, Zähler |
| 5G SA | 1–10 Gbit/s | Ballungsgebiete | Stromversorgung | < 1 ms | Robotik, FTS, vernetzte Fabrik in Echtzeit |
| Wi-Fi 6 | 1–9 Gbit/s | 50–100 m | Stromversorgung | < 1 ms | Standorte mit fester Infrastruktur |
Wie wählt man die richtige Konnektivitätstechnologie aus?
Industrielles 4G/LTE: Der Standard für kritische Standorte
4G/LTE ist die Standardtechnologie für die industrielle Konnektivität: ausreichende Übertragungsrate für SPS-VPN, OPC UA, Video und OTA-Updates, landesweite Abdeckung sowie eine Latenz, die für die Echtzeitüberwachung geeignet ist.
Die wichtigsten Vorteile für die Industrie:
- Kompatibel mit allen Industrieprotokollen über VPN.
- Bereitstellung in wenigen Minuten (Plug & Play mit ZTP).
- Dual-SIM für automatisches Failover.
- Kompatibilität mit M2M-SIM-Karten verschiedener Netzbetreiber.
LTE-M und NB-IoT: Mobilfunk mit geringem Stromverbrauch
Für batteriebetriebene Sensoren mit langer Lebensdauer sind LTE-M und NB-IoT die vom 3GPP standardisierten zellularen LPWAN-Technologien. Sie nutzen die Frequenzen der Mobilfunkbetreiber (es muss kein LoRa-Gateway eingerichtet werden) und bieten eine größere Reichweite sowie eine bessere Durchdringung von Gebäuden als WLAN.
LTE-M: geeignet für mobile Sensoren, Tracker und Geräte, die minütlich Daten übertragen. NB-IoT: ideal für Zähler, die stündlich oder täglich einen Messwert senden – Batterielebensdauer von 5 bis 10 Jahren.
LoRaWAN: große Reichweite, hohe Dichte
LoRaWAN ist die Lösung, um ein weitläufiges Gebiet (Industriegelände, landwirtschaftliche Fläche, städtisches Netz) mit Sensoren mit sehr geringem Stromverbrauch abzudecken. Ein LoRaWAN-Gateway hat in freiem Gelände eine Reichweite von bis zu 15 km und kann gleichzeitig Daten von 1.000 Sensoren erfassen.
Die typische Architektur: batteriebetriebene LoRaWAN-Sensoren → LoRaWAN-Gateway → Datenübertragung in die Cloud über 4G. Das industrielle IoT-Gateway von Eziwan kann mit einem LoRaWAN-Modul ausgestattet werden, um beide Arten der Datenerfassung zu zentralisieren.
Multi-Operator: Der Schlüssel zur Widerstandsfähigkeit
Für kritische Standorte reicht eine einzige SIM-Karte eines einzigen Netzbetreibers nicht aus. Die M2M-SIM-Karte für mehrere Netzbetreiber verbindet sich automatisch mit dem Netzbetreiber, der das beste verfügbare Signal bietet. Bei einem Ausfall eines Netzbetreibers erfolgt die Umschaltung automatisch und transparent.
Der Eziwan-Ansatz
Eziwan Connectivité bietet M2M-SIM-Karten verschiedener Netzbetreiber mit privatem APN, fester IP-Adresse und zentraler Flottenverwaltung. In Verbindung mit dem Eziwan Gateway bieten sie eine zuverlässige 4G-Konnektivität, automatisches Failover und die Überwachung des Netzwerkstatus jedes Standorts über die Eziwan Cloud.