Die Rolle des 4G→Ethernet-Gateways in der industriellen Architektur
In den meisten Industrieanlagen sind die Feldgeräte (SPS, HMIs, Zähler, IP-Sensoren) bereits über ein lokales Ethernet-Netzwerk verbunden. Das Problem ist, dass dieses LAN oft keine zuverlässige WAN-Verbindung hat – entweder, weil der Standort abgelegen ist, weil kein Glasfaseranschluss verfügbar ist oder weil die bestehende Verbindung unzureichend oder unzuverlässig ist.
Der industrielle 4G-Ethernet-Router von Eziwan löst dieses Problem, indem er das bestehende LAN-Netzwerk um ein 4G-WAN-Gateway erweitert, ohne es neu zu strukturieren:
- Die vorhandenen Geräte behalten ihre IP-Adressen und ihre Netzwerkkonfiguration bei
- Der 4G-Router wird an den vorhandenen Switch (oder direkt an die SPS) angeschlossen
- Er richtet automatisch einen verschlüsselten VPN-Tunnel zur Cloud oder zu Ihrem Rechenzentrum ein
- Der gesamte WAN-Datenverkehr läuft über das 4G-Netz – Überwachung, Fernzugriff, Herunterladen von Konfigurationen
Keine Neukonfiguration der Steuerungen, keine Änderung der IP-Adressen, keine Produktionsunterbrechung während der Installation.
Managed-Ethernet-Ports: flexible OT-Netzwerkarchitektur
Der 4G-Router von Eziwan verfügt über einen verwaltbaren Ethernet-Switch mit umfassender VLAN-Unterstützung, wodurch sich komplexe OT-Netzwerkarchitekturen im selben Schaltschrank aufbauen lassen:
| Port | Mögliche Konfiguration | Typische Verwendung |
|---|---|---|
| ETH1 | LAN, sekundäres WAN | Hauptsteuerung, Backup-Glasfaser |
| ETH2 | LAN, DMZ | OT-Netzwerk-Switch, lokale HMI |
| ETH3 | LAN, DMZ | IP-Kamera, Ethernet-Sensor |
| ETH4 | LAN, sekundäres WAN | Überwachungs-PC, IT-Zugang |
Der Trunk-VLAN-Modus ermöglicht es, mehrere VLANs über ein einziges Ethernet-Kabel an einen Switch eines Drittanbieters (Hirschmann, Moxa, Cisco IE) zu übertragen, um komplexere Netzwerktopologien zu realisieren.
VLAN und OT/IT-Segmentierung: Konformität mit IEC 62443
Die Norm IEC 62443 (Cybersicherheit industrieller Steuerungssysteme) empfiehlt die Segmentierung von OT- und IT-Netzwerken, um die Ausbreitung von Sicherheitsvorfällen einzudämmen. Mit dem Eziwan-4G-Router lässt sich diese Segmentierung ohne zusätzlichen Switch umsetzen:
VLAN OT (Steuerungsnetzwerk): SPS, HMI, Ethernet-Sensoren. Strenge Firewall-Richtlinien: Ausgehend sind ausschließlich SCADA-/Modbus-TCP-Datenflüsse zur Eziwan-Cloud zulässig. Kein direkter Zugriff aus dem IT-Netzwerk.
IT-VLAN (Überwachungsnetzwerk): Überwachungs-PC, VPN-Clients, Fernzugriff. Zugriff auf die OT-VLANs ausschließlich über explizite Firewall-Regeln (Port 102 für S7, Port 502 für Modbus TCP).
VLAN-Verwaltung: Verwaltungsschnittstelle des Routers selbst, auf die ausschließlich über das VPN oder ein dediziertes Verwaltungsnetzwerk zugegriffen werden kann.
Unterstützte Protokolle: von Modbus bis MQTT
Der 4G-Ethernet-Router von Eziwan beschränkt sich nicht nur auf den transparenten IP-Transport. Er verfügt über ein Gateway für industrielle Protokolle:
- Modbus TCP: direkter Fernzugriff auf die SPS-Register über das VPN
- Modbus RTU → Modbus TCP: Konvertierung vom RS-485-Anschluss zum Ethernet-LAN
- Modbus RTU → MQTT: Erfassung der Modbus-Daten und Veröffentlichung an Ihren MQTT-Broker (AWS IoT, Azure IoT Hub, Mosquitto)
- SNMP: Überwachung des Netzwerkstatus der angeschlossenen Geräte durch IT-Monitoring-Tools
Diese Anwendungsebene ermöglicht es, OT-Geräte ohne native IP-Konnektivität (RS-485-Zähler, ältere Modbus-RTU-Steuerungen) über das Ethernet-Netzwerk des Schaltschranks mit der industriellen Cloud zu verbinden.
4G-Latenz und Eignung für SCADA-Anwendungen
Die Latenz der 4G-LTE-Verbindung liegt unter normalen Bedingungen in französischen Netzen bei 20 bis 50 ms. Dieser Wert ist mit den Anforderungen Ihrer Anwendungen zu vergleichen:
| Anwendung | Erforderliche Latenz | 4G-kompatibel? |
|---|---|---|
| SCADA-Überwachung (Zyklus > 1 s) | < 500 ms | ✓ Ja |
| HMI-Fernzugriff | < 200 ms | ✓ Ja |
| IoT-Telemetrie (Zyklus 10 s+) | < 1000 ms | ✓ Ja |
| Dateiübertragung, Protokolle | Nicht kritisch | ✓ Ja |
| PID-Regelkreis | < 10 ms | ✗ Nein (lokale Glasfaserverbindung bevorzugen) |
| Bewegungssteuerung (CNC) | < 1 ms | ✗ Nein |
Bei Echtzeit-Steuerungsanwendungen kann 4G das lokale Netzwerk nicht ersetzen. Für alle Anwendungen in den Bereichen Überwachung, Wartung und Fernzugriff ist es hingegen bestens geeignet.
Installation und Inbetriebnahme: Keine Neukonfiguration des bestehenden LANs erforderlich
Die Integration des Eziwan 4G-Ethernet-Routers in ein bestehendes Industrienetzwerk erfolgt nach einem einfachen Verfahren, das den Produktionsbetrieb nicht beeinträchtigt:
- Schließen Sie den Router über einen freien Ethernet-Anschluss an den vorhandenen Switch an (Standard-RJ45-Kabel)
- Legen Sie die M2M-SIM-Karten in die Nano-SIM-Steckplätze des Routers ein
- Mit 24 V Gleichstrom versorgen über das Netzteil im Schaltschrank
- Auf die automatische Konfiguration warten (2–3 Minuten): Der Router lädt seine Konfiguration aus der Eziwan-Cloud herunter und baut den VPN-Tunnel auf
Nach der Inbetriebnahme greifen Ihre vorhandenen LAN-Geräte über 4G auf das Internet zu und sind über das Eziwan-VPN aus der Ferne erreichbar – ohne dass Änderungen an ihrer Netzwerkkonfiguration erforderlich sind.