Wie lässt sich das Netzwerkverkehrsmanagement in industriellen Netzwerken optimieren?

Industrielle Netzwerke übertragen selten nur eine Art von Datenverkehr. Automatisierungsanlagen tauschen Betriebsdaten aus, Kameras senden Videos, und andere IoT-Geräte verbinden sich mit Cloud-Plattformen oder entfernten Benutzern. Wenn all diese Anwendungen dieselbe Verbindung nutzen, kann ein hohes Datenaufkommen zeitkritische Betriebsabläufe stören.

Netzwerkverkehrsmanagement hilft dabei, die Nutzung der verfügbaren Netzwerkkapazität zu steuern. Je nach Situation kann der Datenverkehr priorisiert, die Nutzung eingeschränkt oder verschiedene Gerätegruppen getrennt werden. Die richtige Vorgehensweise hängt davon ab, wo der Datenverkehr verwaltet werden muss, beispielsweise am Netzwerk-Gateway, über die Mobilfunk-/WAN-Verbindung oder innerhalb des lokalen Ethernet-Netzwerks.

Wann muss der industrielle Netzwerkverkehr verwaltet werden?

Das Verkehrsmanagement wird wichtig, wenn verschiedene Anwendungen dasselbe Netzwerk nutzen, aber unterschiedliche Anforderungen haben, insbesondere wenn die verfügbare Kapazität begrenzt ist.

Beispielsweise kann ein abgelegener Industriestandort dieselbe Verbindung für Betriebsdaten, Videoüberwachung, Cloud-Dienste und Fernzugriff nutzen. Bei begrenzter Kapazität konkurrieren verschiedene Anwendungen um dieselben Netzwerkressourcen.

Im ersten Schritt gilt es zu verstehen, welcher Datenverkehr das Problem verursacht und wo die Konflikte auftreten. Anschließend kann die passende Netzwerkfunktion ausgewählt werden, sei es die Priorisierung des Datenverkehrs, die Begrenzung der Ressourcennutzung, die Verwaltung einer Mobilfunkverbindung oder die Steuerung des Datenverkehrs im Ethernet-Netzwerk.

Wenn kritischer Verkehr Priorität benötigt

Nicht jeder industrielle Datenverkehr ist gleich wichtig. Beispielsweise kann die Kommunikation zwischen einer SPS und einem Steuerungssystem für den Betrieb kritischer sein als ein hoher Datenverkehr wie etwa Videoüberwachung.

Quality of Service (QoS) hilft, diese Unterschiede auszugleichen, indem der Datenverkehr klassifiziert und ihm unterschiedliche Prioritäten zugewiesen werden. Ausgewählten Hosts, Ports oder Protokollen können bei begrenzten Netzwerkressourcen unterschiedliche Prioritäten zugewiesen werden.

Teltonika RUT200 unterstützt beispielsweise QoS-Regeln basierend auf Quell- oder Zielhosts, Protokollen und Ports. TRB236 bietet außerdem Funktionen zur Verkehrspriorisierung.

Ein RUT-Router kann in Betracht gezogen werden, wenn QoS als Teil einer umfassenderen Netzwerk-Gateway-Konfiguration benötigt wird, während ein TRB-Gateway in Betracht gezogen werden kann, wenn die Mobilfunkverbindung für die Installation von zentraler Bedeutung ist.

Der praktische Nutzen besteht in einer besseren Nutzung der begrenzten Netzwerkkapazität: Der für den Betrieb wichtigste Datenverkehr kann priorisiert werden, wenn konkurrierende Anwendungen die Verbindung belasten.

Netzwerkverkehr unter hoher Last verwalten

Die Priorisierung des Datenverkehrs allein reicht nicht immer aus, um eine gute Netzwerkleistung bei hoher Auslastung zu gewährleisten. Smart Queue Management (SQM) kombiniert verschiedene Techniken, darunter die Zuweisung von Datenpaketen und Datenflüssen, Active Queue Management (AQM), Traffic Shaping, Ratenbegrenzung und Verkehrspriorisierung, um die Latenz zu verbessern und den Datenverkehr unter Last zu steuern.

Teltonika RUT200 unterstützt SQM-Konfigurationen zur Steuerung des Datenverkehrs auf ausgewählten Netzwerkschnittstellen. Das Gateway TRB236 unterstützt ebenfalls SQM-Konfigurationen, die als zusätzliches Softwarepaket verfügbar sind, um die Download- und Upload-Geschwindigkeiten auf ausgewählten Netzwerkschnittstellen zu begrenzen.

Während QoS den Datenverkehr anhand konfigurierter Kriterien klassifizieren und priorisieren und auch zur Bandbreitenbegrenzung eingesetzt werden kann, kombiniert SQM mehrere Traffic-Management-Techniken, um die Warteschlangenbildung, die Planung und die Übertragung des Datenverkehrs unter Last zu steuern. Die Priorisierungskomponente von SQM arbeitet mit bereits markiertem Datenverkehr, während konfigurierbares QoS den Datenverkehr anhand definierter Kriterien klassifizieren und markieren kann.

Für industrielle Netzwerke kann SQM dazu beitragen, die Latenz zu reduzieren und eine besser vorhersagbare Netzwerkleistung während Zeiten hohen Datenverkehrs zu gewährleisten.

Wenn mehrere Anwendungen eine Mobilfunkverbindung gemeinsam nutzen

Industrieanlagen in abgelegenen Gebieten sind häufig auf Mobilfunkverbindungen angewiesen, wenn ein Festnetzanschluss nicht verfügbar oder unpraktisch ist. Eine einzige 4G- oder 5G-Verbindung kann Betriebsgeräte, Kameras, Cloud-Anwendungen und den Fernzugriff gleichzeitig bedienen.

Wenn diese Anwendungen dieselbe Mobilfunkverbindung nutzen, wird die verfügbare Netzwerkkapazität zu einer gemeinsamen Ressource. Durch die Steuerung dieses Datenverkehrs lassen sich hohe Datenmengen begrenzen und das Risiko einer Überlastung der Mobilfunkverbindung verringern.

Ausgewählte Mobilfunkgeräte von Teltonika unterstützen QoS und SQM und eignen sich daher für Installationen, bei denen der Datenverkehr priorisiert oder die Bandbreite über eine Mobilfunkverbindung verwaltet werden muss.

Ein TRB-Gateway kann in Betracht gezogen werden, wenn die Mobilfunkverbindung die Hauptanforderung ist. Ein zellulosefähiger RUT-Router ist unter Umständen besser geeignet, wenn die Installation auch eine umfassendere Router- und Netzwerk-Gateway-Funktion benötigt.

Die Wahl hängt daher davon ab, wie sich die Mobilfunkverbindung in die Gesamtarchitektur des Netzwerks einfügt und welche Funktionen für das Verkehrsmanagement benötigt werden.

Wenn der Datenverkehr innerhalb des Ethernet-Netzwerks verwaltet werden muss

Anforderungen an das Datenverkehrsmanagement können auch innerhalb des lokalen Ethernet-Netzwerks bestehen. Kameras, Steuerungen, Computer und andere industrielle Geräte nutzen möglicherweise dieselbe Switching-Infrastruktur, sodass ein gerätenahes Datenverkehrsmanagement sinnvoll sein kann.

Ein Managed Ethernet Switch kann diese Art der Steuerung ermöglichen. Der Teltonika TSW202 unterstützt beispielsweise QoS sowie Funktionen zur Verkehrssteuerung wie Ratenbegrenzung und Storm Control.

Daher lohnt es sich, einen Managed TSW-Switch in Betracht zu ziehen, wenn die Anforderungen an das Traffic-Management innerhalb des LANs und nicht primär bei der WAN- oder Mobilfunkverbindung liegen.

Benötigen Sie Hilfe bei der Auswahl des richtigen Geräts? Die optimale Vorgehensweise für das Netzwerkverkehrsmanagement hängt von Ihrer Netzwerkarchitektur, den Konnektivitätsanforderungen und Ihren Anwendungsanforderungen ab. Kontaktieren Sie das Teltonika-Team für fachkundige Beratung bei der Auswahl der passenden Geräte und der Konfiguration Ihres industriellen Netzwerks.

Wenn verschiedene Gerätegruppen getrennt werden müssen

Nicht jedes Netzwerkproblem hat mit Bandbreite zu tun. In manchen industriellen Umgebungen müssen verschiedene Gerätegruppen in separaten logischen Netzwerken arbeiten.

Beispielsweise können Automatisierungsanlagen, Überwachungskameras und andere Systeme dieselbe physische Infrastruktur nutzen, während sie gleichzeitig in logischen Segmenten getrennt bleiben. Dadurch lassen sich verschiedene Gerätegruppen organisieren, ohne dass separate physische Netzwerke erforderlich sind.

Teltonika TSW202 unterstützt getaggte und ungetaggte VLANs und ermöglicht die Zuordnung von Ports zu spezifischen Segmenten. Dadurch eignet es sich für Netzwerkdesigns, in denen verschiedene Gruppen angeschlossener Geräte logisch getrennt bleiben müssen.

VLANs können auch zusammen mit QoS eingesetzt werden, wenn sowohl Netzwerksegmentierung als auch Verkehrspriorisierung erforderlich sind. In diesem Fall übernehmen VLANs die Netzwerksegmentierung, während QoS zur Priorisierung des ausgewählten Datenverkehrs verwendet werden kann.

Wenn der Verkehr an mehr als einem Punkt gesteuert werden muss

Größere industrielle Netzwerke benötigen möglicherweise Verkehrsmanagement an mehreren Punkten im Netzwerk. Eine entfernte Installation könnte Architekturen wie Cellular/WAN – RUT, TRB oder TSW – Industriegeräte nutzen.

In dieser Architektur verwaltet RUT oder TRB den mit der WAN- oder Mobilfunkverbindung verbundenen Datenverkehr, während TSW Verkehrsmanagement- und Segmentierungsfunktionen innerhalb des Ethernet-Netzwerks bereitstellt.

Das bedeutet, dass Router, Gateways und Switches sich gegenseitig ergänzen können, wenn verschiedene Netzwerkbereiche unterschiedliche Anforderungen haben. Die geeignete Kombination hängt davon ab, wo der Datenverkehr gesteuert werden muss und welche Netzwerkfunktionen an den jeweiligen Punkten benötigt werden.

Wie wählt man den richtigen Ansatz?

Beginnen Sie mit den Netzwerkanforderungen anstatt mit dem Produktnamen.

Die Leistungsfähigkeit variiert je nach Modell, daher sollte das ausgewählte Gerät die für die Anwendung erforderlichen spezifischen Verbindungs- und Datenverkehrsmanagementfunktionen unterstützen.

Sie sind sich nicht sicher, welche Geräte am besten für Ihre industrielle Umgebung geeignet sind? Das Team von Teltonika unterstützt Sie bei der Analyse Ihres Netzwerkbedarfs, der Identifizierung potenzieller Verbindungsprobleme und der Entwicklung einer zuverlässigen Lösung für das Datenverkehrsmanagement. Kontaktieren Sie uns, um die optimale Gerätekombination für Ihre Anwendung zu finden.