Sichere Digitalisierung und Vernetzung von Ortsnetzstationen

Sichere Digitalisierung und Vernetzung von Ortsnetzstationen

Vernetzung von Ortsnetzstationen als Basis für Smart Grid

Um eine zukunftssichere Lösung zur Vernetzung von Ortsnetzstationen bereitzustellen, bilden tausende LTE Router aus dem Hause Welotec die Grundlage für eine digitale Zukunft.  

Um Fehlerquellen zu minimieren und den Rollout so sicher wie möglich zu gestalten, werden Router im Feld via Zero-Touch-Provisioning in die bestehende Struktur eingebunden. Zentraler Punkt des Managements der Router stellt das SMART EMS dar. Mit dem SMART EMS können die Geräte verwaltet werden und die Konfigurationen sowie Software geupdated werden.  

Technische Umsetzung

  • IPv4 und IPv6 Support im Mobilfunknetz 
  • Trennung zwischen Payload und Management-Traffic durch zeitgleiche Nutzung zweier APN 
  • Management und Rollout im Zero-Touch-Provisioning-Prozess von tausenden Geräten durch SMART EMS 
  • Integration in Kundeninfrastruktur durch on-premise Installation sowie API-Integration in dem ERP System der Kunden 
Secondary substation dual apn
Übersicht Router dual APN zur Trennung von Payload und Management-Traffic

Zukunftssichere Umsetzung mit Mobilfunk und IPv6 

Steigende Schwankungen im Stromnetz durch Erneuerbare Energien sowie E-Mobilität fordern eine höhere Flexibilität sowie gezieltere Überwachung und Steuerung der Energieflüsse. Um dies zu realisieren, müssen neue Messpunkte generiert werden. Traditionell wird die Hochspannung schon sehr gut überwacht. Für die Mittel- und Niederspannung müssen neue Ansätze genutzt werden. Klassische Ortsnetzstationen eignen sich hierzu generell sehr gut, verfügen jedoch im Regelfall über keinerlei Intelligenz sowie Kommunikationsanbindung an ein zentrales System. Bedingt durch die Tatsache, dass Ortsnetzstationen weit weg von jeglicher Kupfer- oder Glasfaserinfrastruktur liegen, kommt häufig nur eine Anbindung über Mobilfunk in Frage. 

Um sicherzustellen, dass der Lösungsansatz auch noch in einigen Jahren gangbar ist, wurde die gesamte Lösung mit IPv6 Technologie konzipiert. Um die Lösung in einer solchen Größenordnung umsetzen zu können, ist eine enge Abstimmung zwischen Lieferanten, sowie Mobilfunkanbietern und Chipherstellern nötig.  

Um Kosten sowie Fehleranfälligkeit bei der Inbetriebnahme zu minimieren, ist ein Zero-Touch-Provisioning-Ansatz erforderlich. Ferner ist es unabdingbar, alle Geräte im Feld später von einem zentralen System konfigurieren und mit neuer Software versorgen zu können.  

Management und Zero-Touch-Provisioning von Welotec Routern mittels SMART EMS 

Um den Aufwand bei der Inbetriebnahme so gering wie möglich zu halten, werden die SIM-Karten des Kunden sowie eine zuvor abgestimmt „Startup-Konfiguration“, während der Provisionierung der Router bei Welotec vorinstalliert und dokumentiert. Im Auslieferungszustand können die Router lediglich das Cellular-Netzwerk nutzen und sich zum zentralen Management-System des Kunden verbinden. Mit dem Versand der Geräte erhält der Kunde einen Elektronischen Lieferschein, welcher u.A. Informationen wie IMEI und Seriennummer des Routers, aber auch die IMSI der SIM-Karte beinhaltet. Mittels IMEI und IMSI kann der Kunde am zentralen RADIUS-Server sicherstellen, dass diese Konstellation nach Auslieferung unverändert ist. Der Kunde importiert den Elektronischen Lieferschein direkt in sein SAP, von wo aus über eine Middleware die Router dem SMART EMS bekannt gemacht und eine spezifische Konfiguration vordefiniert wird. Wird nun ein Router in Betrieb genommen, meldet er sich beim zentralen System des Kunden und erhält seine spezifische Konfiguration inklusive Firewall-Regel, Dual-APN-Konfiguration, IPv6-Verhalten und VPN-Konfiguration. 

Der Router ist nun in einem stabilen Zustand, verfügt über eine individuelle Konfiguration und stellt zwei getrennte Kommunikationskanäle via Dual-APN bereit. 

In speziellen Retro-Fit Situationen, wurde zusätzliche ein VTI4 Tunnel über das IPv6 Netzwerk gelegt, um entsprechende nicht IPv6 kompatible Geräte mit anzubinden. Damit auch die IPv4 Geräte dem zentralen Endpunkt bekannt sind, propagiert der Router entsprechende Routen an das zentrale System. 

Zero-Touch-Provisioning: Rollout of Welotec TK800 and TK500 4G LTE Routers
Zero-Touch-Provisioning Konzept

Vorteile und Implikationen 

Durch die Verwendung von IPv6 ist sichergestellt, dass das Konzept technisch flexibel, skalierbar und zukunftssicher ist. Die große Anzahl von IPv6 Adressen ermöglicht die direkte Adressierung jedes einzelnen Gerätes auch in großen Strukturen. Dies bietet nicht nur hinsichtlich Monitorings und Data Akquisition enorme Vorteile, sondern öffnet auch Türen für neue digitale Geschäftsmodelle. 

Ebenso können Retro-Fit Lösungen durch die Verwendung von VTI und propagierten Routen realisiert werden. 

Der Ansatz des Zero-Touch-Provisioning hebt den Rollout der Lösung von der technischen Ebene auf einen reinen Business-Prozess. Durch die Integration der Schnittstellen in das zentrale SAP-System, erfolgt die Verwaltung von Konfigurationen sowie Firmware der Geräte im Feld, direkt aus dem SAP. 

Ferner bieten die Schnittstellen, sowie Log und Debug-Informationen der Router die Möglichkeit, Daten zur weiteren Verarbeitung in Monitoring oder SIEM Systeme bereitzustellen. 

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