Arrakis LTE Mk2 – Hutschienen PC mit 4G LTE und LoRaWAN

Arrakis Mk2 als LoRaWAN Gateway mit LTE und LTE Advanced

Der  Arrakis Mk2 bietet maximale Konnektivität für IIoT Anwendungen. Er erlaubt den Einsatz von zwei 4G LTE Modulen mit zwei einfach zugänglichen SIM Karten an der Oberseite des Geräts und den Einsatz von LoRaWAN*.

Maximal Wireless IIoT mit LTE, LoRaWAN und NB IoT

IoT Anwendungen verlangen nach einfachen und kostengünstigen Lösungen für die Vernetzung. Der Hutschienen PC Arrakis Mk2 kann mit LTE, LTE Advanced (LTE-A) und NB IoT Modulen sowie mit LoRaWAN Modulen ausgerüstet werden und wird so zu einer LoRa Base Station oder zu einem LoRa Endgerät mit LTE Backup für viele IoT Anwendungen.

LoRaWAN – NB IoT – LTE Gateway

Angetrieben durch einen Quad Core Prozessor und 4 GB DDR3L Arbeitsspeicher bietet der Arrakis die Möglichkeit auch als Gateway oder Basestation für LoRaWAN zu arbeiten. Die Bay-Trail Plattform mit 64-Bit Architektur hat 4x 1,91 GHz. So können tausende von LoRa Nodes über einen Gateway angebunden werden. Über LTE oder NB IoT kann der LoRaWAN Gateway dann bequem an weitere Infrastruktur angebunden werden. Durch die einfache und platzsparende Montage auf der Hutschiene kann der Arrakis als Remote Station überall im Feld eingesetzt werden. Über externe Antennenanschlüsse können einfach externe Antennen für 433 MHz, 868 MHz und 915 MHz (LoRa) und 700 bis 2600 MHz (LTE) angeschlossen werden. Das lüfterlose Design erlaubt den wartungsfreien Betrieb auch an entlegenen Standorten.

Hutschienen PC mit Linux oder Windows

Auf dem Arrakis läuft sowohl Linux wie auch Windows 7, 8.1 oder 10. Auch Wireless Router Distributionen wie OpenWRT können auf dem Arrakis betrieben werden. Somit können viele Anwendungen einfach realisiert werden. Durch die Möglichkeit der gleichzeitigen Nutzung von LoRaWAN, 4G LTE-Advanced und NB IoT kann der Arrakis als multifunktionales Gerät für maximale Konnektivität genutzt werden.

Weitere Schnittstellen und flexibel anpassbar

Trotz der geringen Gehäuseabmessungen und dem lüfterlosen Design bietet der Arrakis Mk2 zahlreiche weitere Schnittstellen. Optional sind zusätzlich 8 digitale I/Os möglich. Aber auch Feldbusse (z.B. CAN-Bus oder Profibus) können gegen eine der vorhanden vier RS-232 Ports getauscht werden. Über einen externen Anschluss kann der Arrakis auch extern ein und ausgeschaltet werden. So kann z.B. ein Schalter aus dem Schaltschrank nach außen geführt werden und über eine Phoenix Klemme am Gerät angeschlossen werden.

[*LoRaWAN] Long Range Wide Area Network (LoRaWAN) ist ein Low-Power-Wireless-Netzwerkprotokoll, das für die sichere bidirektionale Kommunikation im Internet der Dinge (IoT) entwickelt wurde. LoRaWAN basiert auf dem offenen Industrie-Standard LoRa und wird von der non-profit Organisation LoRa Alliance spezifiziert. Quelle: Wikipedia

 

4G LTE Router der TK800 Serie

4G LTE Router mit externer Antenne für die Hutschienenmontage

Die industriellen 4G LTE Router der TK800 Serie für die Hutschienenmontage von Welotec verbinden die Anforderungen an Enterprise Routern mit den Anforderungen an raue industrielle Umgebungen.

LTE 4G Chipsatz PLS8-E für 4G Router
LTE 4G Chipsatz PLS8-E für 4G Router

Die 4G LTE Router nutzen den Gemalto / Cinterion Chipsatz PLS8-E. Durch den Einsatz des industriellen 4G Chipsatzes PLS8-E werden die LTE Frequenzen und Bänder B1 (2100 MHz), B3 (1800 MHz), B7 (2600 MHz), B8 (900 MHz) und B20 (800 MHz) unterstützt. Der 4G Router unterstützt LTE Cat. 3 mit Geschwindigkeiten von bis zu 100 MBit’s im Downlink und 50 MBit/s im Uplink. Im Downlink wird bei LTE 2×2 MIMO genutzt.

4G Router ist abwärtskompatibel

Neben 4G unterstützt der Router auch 3G mit HSPA+ (DL Cat. 24 und UL Cat.6) mit maximal 42 MBit’s im Downlink und maximal 5,76 MBit’s im Uplink. Sollte weder 4G und 3G zur verfügung stehen kann der Router auch 2G GPRS und 2G EDGE. Hier werden mit EDGE Class 12 Geschwindigkeiten von 237 kbps bzw. mit GPRS Class 12 85,6 kbps erreicht.

Industrielles Gehäuse für die Hutschiene

Die 4G Router der TK800 Serie sind in einem robusten Gehäuse für die Hutschienenmontage (TS-35). Wenn die Router in einem 19″ Rack verbaut werden sollen eignet sich die 19″ Hutschiene.

4G LTE Router mit externer Antenne

Wenn 4G Routern in Schaltschränken verbaut werden sollten die Antennen nach außen geführt werden. Hierfür haben die 4G LTE Router externe SMA Antennenanschlüsse. In einem anderen Blog Beitrag habe ich ausführlich über externe 4G LTE Antennen geschrieben. Hier der Beitrag zu der 4G Antenne.

VPN und Firewall für sichere Verbindungen

Die 4G Router der TK800 Serie unterstützen OpenVPN und IPsec. Zudem werden auch GRE und LT2P unterstützt. Die integrierte Firewall schützt vor Angriffen von außen und erlaubt es alle Dienste effektiv zu schützen.

OpenVPN als Server oder Client

Bei OpenVPN werden sowohl der Tunnel Mode wie auch Bridge Mode unterstützt. Als Verschlüsselung können User und Passwort, Zertifikate, TLS Key oder eine Kombination aus allen gewählt werden. Der 4G Router kann als OpenVPN Server oder als OpenVPN Client konfiguriert werden.

IPsec mit IKEv1, IKEv2 und Next Generation Encryption (NGE)

Bei IPsec werden sowohl IKEv1 wie auch IKEv2 unterstütz. Zudem können mehrere Subnetze über Access Control Lists (ACL) auf lokaler und remote Seite konfiguriert werden. Wie auch bei OpenVPN werden bei IPsec sowohl Zertifikate wie auch Pre Shared Key (PSK) unterstützt. Für die Verschlüsselung werden Next Generation Encryption wie SHA-256 unterstützt.

4G LTE Router mit integrierter Firewall

Eine integrierte Stateful Firewall sorgt für die nötige Sicherheit. Zudem unterstützt der Router Access Control Lists (ACL’s), Source NAT (SNAT), Destination NAT (DNAT) und 1-zu-1 NAT.

4G LTE Router mit Enterprise Features

RIP, OSPF, und Batch Konfiguration machen die Installation und Konfiguration bei großen Netzwerken einfach. Zudem erlaubt die Unterstüzung von Dynamic Multipoint VPN (DMVPN) den Aufbau von großen Mesh VPN Netzwerken. Das Monitoring der Geräte kann über Standard Protokolle wie SNMPv1, SNMPv2 und SNMPv3 realisiert werden.

Hohe Verfügbarkeit

Eine hohe Verfügbarkeit des 4G LTE Routers wird durch die Unterstüzung von zwei SIM Karten (DUAL SIM), Link Backup zwischen 4G LTE und WAN und VRRP gewährleistet. Zudem verfügen die Router über eine automatische Link überwachung und Wiederherstellung. Der integrierte Hardware Watchdog überwacht das System bei Fehlern auf unterster Ebene.

Industrielle Features

Die Router haben einen industriellen Einsatztemperaturbereich von -40°C bis +80°C und einen Spannungseingang von 12 V DC bis 48 V DC. Über einen integrierten Relay Ausgang können an den Router angeschlossene Geräte neu gestartet werden oder andere Geräte Ein- bzw. Ausgeschaltet werden. Mit dem integrierten Digitalen Eingang können Alarme und Statusmeldungen einfach aufgenommen werden und per SNMP, SMS oder eMail an zentrale Monitoring Systeme geschickt werden. Über die integrierten RS-232 und RS-485 Schnittstellen können weitere Geräte angeschlossen werden. Der Router unterstützt Virtual COM, Modbus TCP / Modbus RTU Konvertierung und IEC 60870-5-101 auf 60870-5-104 Konvertierung ohne zusätzliche Softwarelizenzen.

Schneller Embedded Prozessor

Der Motor des 4G LTE Routers ist ein TI AM3352 Cortex-A8 Prozessor und vereint hohe Embedded Performance und gleichzeitig die stabilität in rauen EMC belasteten Industrieumgebungen. Die 128 MB Flash Speicher erlauben es neben dem Betriebsystem auch eigene Anwednungen zu nutzen. Hierfür gibt es eine integrierte Python Unterstützung mit direktem Zugriff auf alle Funktionen des Betriebsystems.

TK800 Industrie Router mit LTE Advanced, Carrier Aggregation und IPv6

Der TK800 wird bald auch als LTE Advanced Router (LTE-A Router) mit Carrier Aggregation und IPv6 erhältlich sein. IPv6 wird dann nicht nur auf der LAN Seite unterstützt sondern auch auf der Mobilfunkseite mit Prefix Delegation. Damit ist es der erste LTE Advanced Router für die Industrie und die Montage auf der Hutschiene.

Der LTE Advanced Router wird dann folgende LTE Bänder unterstützen:

LTE (FDD): 700 MHz (LTE Band 28A und LTE Band 28B) / 800 MHz (LTE Badn 20) / 850 MHz (LTE Bänder 5, 18, 19, 26) / 900 MHz ( LTE Band 8) / 1800 MHz (LTE Band 3) / 2100 MHz (LTE Band 1) / 2600 MHz (LTE Band 7)

LTE (TDD): 1900 MHz (LTE Band 39) / 2300 MHz (LTE Band 40) / 2600 MHz (LTE Band 38 und LTE Band 41)

Für Carrier Aggrigation bei LTE Advanced werden dann folgende Kombinationen für eine maximale Geschwindigkeit von 300 Mbit/s im Download und 50 Mbit/s im Upload unterstützt:

Band 3 + Band 20, Band 3 + Band 8, Band 7 + Band 20, Band 1 + Band 8, Band 1 + Band 5, Band 3 + Band 5, Band 40 + Band 40, Band 41 + Band 41.

Bei LTE FDD ist es möglich zwei Bänder zu kombinieren. Bei LTE TDD ist es möglich zwei Kanäle in einem Band zu kombinieren. So kommt man bei TDD und FDD auf maximal 40 MHz Bandbreite.