ROUTER UND KOMMUNIKATIONSMODULE DER FIRMA TELTONIKA
Teltonika ist ein europäischer Hersteller von Telekommunikationsgeräten, dessen Produkte den aktuellen und zukünftigen Standards der Cybersicherheit entsprechen (gemäß CRA, Cyber Resilience Act). Diese litauische Marke hat bereits internationales Ansehen durch lokale Produktion, hohe Qualität ihrer Lösungen, ihren klaren Benutzeroberflächen und die Anpassung an industrielle Standards erlangt.
Unten stellen wir zwei Arten von Produkten aus dem Portfolio des Herstellers vor: mobile Mobilfunkrouter, die unter anderem in Fahrzeugen montiert werden können, und Kommunikationserweiterungskarten für Raspberry Pi, die mit dem 5G-Standard kompatibel sind.
Es ist erwähnenswert, dass diese Geräte mit Unterstützung für die 5G RedCap-Technologie entwickelt wurden, also Reduced Capability. Es ist grundsätzlich dazu gedacht, IoT- und Industriegeräten zu dienen, die nicht die volle Leistungsfähigkeit von 5G benötigen. Es ermöglicht den Energieverbrauch zu reduzieren, Schaltkreise und Software zu vereinfachen, und gleichzeitig die wichtigsten Vorteile schneller Mobilfunknetze zu nutzen: geringe Latenzzeiten, Zuverlässigkeit und hohe Bandbreite.
In diesem Artikel behandeln wir Themen wie:
- Möglichkeiten und Anwendungen von Teltonika mobilen Routern
- Erweiterungskarten für RPi und Kommunikation mit dem 5G-Netz
- Einfache Integration und breite Möglichkeiten von Kommunikationsmodulen
- Edge-Geräte realisiert mit Raspberry Pi und Calyx
ROUTER
Die von der Marke Teltonika angebotenen Router sind für den Einsatz in vielfältigen Anwendungen konzipiert. Sie kombinieren ein 5G Redcap-Modem und ein 4G LTE Cat 4-Modem mit Access Point-Funktionalität (WiFi, Ethernet). Ihr intuitives, aber umfangreiches Interface (zugänglich über einen Browser auf einem Computer) ermöglicht eine bequeme Verwaltung des Netzwerks, des Internetzugangs und auch den Erhalt fortgeschrittener Informationen über Verbindungsparameter (einschließlich BTS-Daten usw.). Da die Router mit doppelten SIM-Kartensteckplätzen ausgestattet sind, können sie je nach Signalstärke oder im Falle eines Netzwerkausfalls zwischen den Diensten zweier verschiedener Anbieter wechseln. Zur Stromversorgung der Router kann jede DC-Stromquelle mit einer Spannung von 9V bis 30V verwendet werden (z. B. aus der Fahrzeuginstallation). Die Router bieten auch die Möglichkeit einer passiven Stromversorgung über das Ethernet-Netzwerk gemäß dem PoE-Standard.
Von TME sind drei Modelle vom Lieferanten erhältlich, alle bieten Zugang zu 4G (LTE) und 5G RedCap Netzwerken. RUT271 ist ein kompaktes Gerät, das ein gutes Preis-Leistungs-Verhältnis bietet. RUT276 ist zusätzlich mit einem RS485-Port und aktiver PoE-Funktionalität (Power over Ethernet) ausgestattet, also der Option, andere Geräte, die im selben Netzwerk arbeiten (z. B. IP-Kameras), über das RJ45-Steckverbinder zu versorgen (gemäß dem PoE In 802.3 af/at-Standard). Das umfangreichste Modell RUT976 bietet nicht nur mehr Ethernet-Ports (4 statt 2 wie bei den anderen Modellen), einen RS485-Port (industrielle serielle Schnittstelle), sondern auch einen USB-Port und einen Empfänger für Satellitensignale zur Geolokalisierung (GPS).
In welchen Anwendungen werden solche Router verwendet?
Die Anwendungen von Teltonika-Routern sind vielfältig. Ein interessantes Beispiel ist die Smart City-Infrastruktur, also intelligente oder zentralisierte Straßenbeleuchtungssysteme, Parksensorik, Module zur Messung des Verkehrsaufkommens und der Luftqualität. Doch am häufigsten werden die Geräte des litauischen Anbieters in industriellen Anwendungen eingesetzt, wo sie dazu beitragen, Verzögerungen in integrierten Automatisierungssystemen zu minimieren. Es ist auch möglich, die Router in Fahrzeugen, privaten Wohnmobilen oder im öffentlichen Verkehr sowie bei der Flottenverwaltung einzusetzen.
RASPBERRY PI HAT MODEMS
Raspberry Pi-Computer haben bereits eine gut etablierte Position im Bildungssektor und bei Hobbyprojekten sowie in Industrie und Automatisierung. Viele Hersteller und Fachleute verwenden sie als Basis für Maschinensteuerungen oder andere IoT-Module. Die Rechenleistung und Funktionalität der RPi 4. und 5. Generation ermöglicht es ihnen, in die modernsten Kontrollsysteme integriert zu werden. Dieses breite potenzielle Anwendungsfeld wird oft durch Kommunikationsparameter eingeschränkt: Die Reichweite des WiFi-Netzwerks kann unzureichend sein, die Bluetooth-Technologie unterstützt keine Kommunikationsmethoden mit hoher Bandbreite, und Ethernet-Verkabelung widerspricht den Designannahmen, z. B. bei Geräten, die remote arbeiten, wie Sensoren, die über ein großes Gebiet verteilt sind.
In solchen Anwendungen erweist sich das Mobilfunknetz als optimale Lösung – es ist weit verbreitet, zuverlässig und zeichnet sich durch ein hohes Sicherheitsniveau (dank Verschlüsselung der Übertragung) aus. Wichtig ist: Das Trennen einzelner Geräte vom Hauptnetzwerk ermöglicht es, kritische Daten zu segmentieren und zu schützen.
Raspberry Pi HAT+ Calyx-Erweiterungskarten bieten mobilen Internetzugang in Systemen vom Typ embedded basierend auf Raspberry Pi 4 und 5. Das Calyx-Modul wird direkt auf dem Computer als sogenannter HAT montiert, also eine Auflage (wörtlich Hut, aber auch eine Abkürzung von Hardware Attached on Top).
Spezifikation der Calyx-Module
Die Teltonika Calyx-Overlays sind in 3 Varianten erhältlich: 4G Cat. 4, 5G RedCap und vollständiges 5G. Sie bieten leistungsstarke mobile Konnektivität für Raspberry Pi – ihre Geschwindigkeit und Integrationsebene reichen aus, um Geräte zu realisieren, die Echtzeitsteuerung erfordern. Die Lösungen wurden so entwickelt, dass sie über GPIO gesteuert werden können. Das Computerprogramm kann das Modul im Falle eines Ausfalls zurücksetzen, während der Zugriff auf niedriger Ebene von GPIO den Wartungstechnikern und Servicetechnikern den Weg zur Fernwartung und Fehlerbehebung öffnet. Darüber hinaus unterstützen die Geräte auch den PCM-Audiokanal für GSM.
Die Größe der Calyx-Module entspricht der Hauptplatine des RPi, sodass die Auflage nur geringfügig die Größe des gesamten Computers beeinflusst. Um das Spektrum potenzieller Anwendungen zu erweitern, wurde die Schaltung für den Betrieb in einem breiten, industriellen Temperaturbereich: -40…75°C angepasst.
Das Angebot, die Eigenschaften und potenziellen Anwendungen der Teltonika-Erweiterungen werden im folgenden Video vorgestellt.
Introducing Teltonika Calyx – our cellular Raspberry Pi HAT+ | Webinar
Beispielanwendungen
Es gibt viele potenzielle Anwendungen, in denen die Kombination aus Flexibilität und Rechenleistung des RPi mit den Kommunikationsfähigkeiten der Calyx-Erweiterungen die Effizienz ganzer Installationen steigern und sogar erheblich deren Wirtschaftlichkeit beeinflussen kann. Zu diesen Bereichen gehören präventive Maßnahmen, also Methoden zur Instandhaltung, bei denen der Verschleiß von Automatisierungssystemen kontinuierlich überwacht wird, um potenzielle Ausfälle vorherzusagen und ihnen durch präventiven Austausch verschleißender Komponenten vorzubeugen. Für solche Aufgaben werden häufig Edge-Geräte (edge devices) verwendet, die anstelle der Übertragung roher Daten von Sensoren (bezüglich Vibration, Geräuschpegel, Temperatur usw.) kontinuierlich Messanalysen durchführen und verarbeitete Informationen in die Cloud übertragen. Für diese Aufgabe können einfache Machine-Learning-Algorithmen verwendet werden, die RPi lokal ausführen kann. Dieses Monitoring erhöht die Ergonomie der gesamten Überwachung, insbesondere in großen Fabriken oder Lagern, wo im Maschinenlauf Dutzende, Hunderte oder sogar Tausende von ständig überprüften Elementen vorhanden sein können.
Die Möglichkeit einer effektiven Kommunikation über das Mobilfunknetz kann auch in öffentlichen Gebäuden oder Einkaufszentren genutzt werden. Im letzteren Beispiel wird Raspberry Pi als Herzstück eines interaktiven Informationspunktes verwendet, den Kunden in einem Einkaufsbereich nutzen. Um Inhalte, die auf dem Bildschirm angezeigt werden, remote und dynamisch zu verwalten, kann der Betrieb eines solchen Kiosks auf einem CMS-System basieren. RPi verbindet sich über das 5G-Netz und das Calyx-Modul mit einem Server, auf dem Inhalte vom Administrator verwaltet werden. Dadurch erhalten Benutzer immer aktuelle Daten, und wenn der Kiosk nicht verwendet wird, können auf dem Bildschirm Anzeigen und andere in Echtzeit moderierte Nachrichten angezeigt werden.
Schon anhand dieser beiden Beispiele wird deutlich, dass die Kommunikation über das 5G-Netz das Potenzial hat, die Organisation moderner Systeme positiv und wesentlich zu beeinflussen. Bisher basierten sie auf lokalen Netzwerken, die eine kostspielige und umfangreiche Infrastruktur erfordern – während die Kommunikation über Mobilfunknetze diesen Aspekt vereinfacht und zugleich eine praktisch unbegrenzte Skalierbarkeit bietet. Sie ermöglicht zudem den Einsatz in entfernten Geräten, beispielsweise in der Landwirtschaft (Überwachung von Maschinen, Erfassung von Umweltdaten) oder in der Distribution (Flottenüberwachung).
