4G LTE IoT Gateway - RGX-840

Das IGX-560 IoT-Gateway basiert auf einer voll industrauglichen Raspberry RPi kompatiblen Rechnerplattform. Dadurch ergeben sich eine ganze Reihe von Vorteilen die sich in erheblichen Zeit- und Kosteneinsparungen realisieren. Bei der Software-Erstellung und bei der Administration ergeben sich erhebliche Vereinfachungen da auf eine breite Wissens- und Softwarebasis zurückgegriffen werden kann. Für praktisch jede Anwendung und Anforderung gibt es bereits erprobte Beispiele oder sogar fertige Lösungen. In der Industrie werden Systemlösungen vielfach zuerst als schneller Prototyp mit einem Raspberry Pi erstellt. Im nächsten Schritt kann eine solche Lösung mit dem IGX-560 schnell und nahtlos in eine industrietauglich Lösung überführt werden.

Für die Ankoppelung und die Erfassung der Daten vor Ort steht ein umfangreiches Set an Industriestandard Schnittstellen bereit:

• LAN
• RS485/RS232 Ports und Terminalanschluss
• CAN Ports
• Digital-IO, M-Bus,
  Beschleunigung, Onboard Temperatur
• HDMI Display Port
• Kundenspezifische Anpassungen und
  ​​​​​​​Erweiterungen sind jederzeit möglich

Die integrierte 4G/LTE Technologie des RGX-840 gewährleistet einen zuverlässigen, drahtlosen Inter­netzugang. Durch automatischen Fallback auf 3G und 2G wird optimale Internetverfügbarkeit gewährleistet. LTE-CAT-M1 (eMTC) und NB-IoT Technologie stehen ebenfalls zur Verfügung (projektspezifisch, nicht im Standard). Diese Tech­nologien unterstützen beste Netzabdeckung. Für die Mobilfunkverbindung wurde eine ausfallsichere Permanent-Link Technologie entwickelt. Die Verbindung wird automatisch aufgebaut und bei Unterbrechungen jederzeit auto­matisch wiederhergestellt. Das Funkmodul kann vollständig per Software kontrolliert und auch zurückgesetzt werden. Das integrierte WiFi Modul kann sowohl im Client- als auch im Accesspoint-Modus betrieben werden. Beides gleichzeitig ist ebenfalls möglich. Die ebenfalls integrierte BT Schnittstelle der Version V5.0 bietet BLE Funktionalität. Damit können z.B. batteriebetriebene Sensoren nach BLE Standard angekoppelt werden.

Das RGX-840 System unterstützt eine betriebsfertige Node-RED Installation in der aktuellsten Version. Die Version ist mit vollem Funktionsumfang inklusive der Kompilierbarkeit von Nodes ausgestattet. Für den Betrieb aller Hardwarekomponenten sind speziell entwickelte Nodes enthalten. Des Weiteren sind Nodes für Standardprotokolle wie Modbus-TCP, Modbus-RTU etc. verfügbar. Node-RED reduziert typischerweise die Entwicklungszeit für spezifische Anwendungssysteme ganz erheblich und kann jederzeit für professionelle Produktivsysteme verwendet werden. Axotec bietet auch Entwicklungssupport für Neuentwicklung oder Modifikation von Nodes und Applikationen.

IoT Anwendungen zeichnen sich durch sehr unterschiedliche Anforderungsspektren aus. Die leis­tungsfähige und dabei extrem stromsparende Rechnerarchitektur bei gleichzeitiger Kompatibilität mit der in der Industrie weitverbreiteten RPi Plattform trägt der Anforderung in idealer Weise Rechnung:

• 1,5 GHz QuadCore System mit 1 GB Arbeitsspeicher
  (auf Anfrage 2 GB, 4GB, 8GB Arbeitsspeicher)
• 16GB bis 128GB Onboard Flash Speicher
• mit Industriestandard Raspberry Pi kompatibel
• Leistungsaufnahme ab 3-4 Watt
• erweiterter Temperaturbereich
• Powercontrol

Für die Programmierung des RGX-840 stehen durch den Einsatz des Standard Debian Systems alle gängigen Programmiersprachen in jeweils aktueller Version zur Verfügung. Beispiele dafür sind C/C++, Python Version V3.8, NodeJS V12, Java V11, PHP V7, HTML, CSS und SQL etc. Als Entwicklungssysteme stehen erprobte Systeme wie Netbeans, Eclipse, Remote-GDB etc. bereit.

RGX-840 wird mit einem betriebsbereiten Debian Linux geliefert. Es handelt sich um ein voll ausgestattetes Standard Debian System. Das bedeutet, dass praktisch alle gängigen Softwarepakete fertig verfügbar sind und mit einem Knopfdruck automatisch installiert werden können. Beispiele dafür sind Apache, LightTPD, NPM, MySQL, SQLite, PostgreSQL, Docker, Paho, Codesys etc. Das Standard Debian Betriebssystem ist selbstverständlich frei konfigurierbar. Der Zugang zur Kommandozeile ist fertig eingerichtet und über die serielle Terminal Schnittstelle und über Netzwerk und ssh Zugang zugänglich. Axotec bietet Entwicklungssupport für Anbindung von spezifischer Hardware wie bei­spielsweise RFID Reader, Barcode Reader, USB Adapter, Sensoren etc.

Die Anbindung an die gängigen Cloudanbieter wie Microsoft Azure / Amazon AWS / Google Cloud / Cumulocity ist problemlos möglich. Eine Anbindung an eine private Cloud ist ebenfalls einfach realisierbar. Die gängigen erforderlichen Dienste und Protokolle wie MQTT und REST stehen betriebsbereit zur Verfügung.

Für die sichere Datenübertragung wird regelmäßig die VPN Technologie eingesetzt. Häufig ist die verwendete VPN Technologie wegen bestehender Infrastrukturen oder anderer Gründe nicht frei wählbar. Daher unterstützt das RGX-840 die verbreiteten VPN Technologien OpenVPN und IPsec. Als Pakete können direkt OpenVPN, StrongSwan und Wireguard eingesetzt werden. Axotec kann Unter­stützung bei Konfiguration und Inbetriebnahme von VPN Technik anbieten.

Optional ist ein integrierter TPM Chip verfügbar. Dieser hat umfangreiche Einsatzmöglichkeiten im Bereich der Sicherheit von IoT Anwendungen, beispielsweise zum Speichern von kryptographischen Schlüsseln, zur Generierung von echten Zufallszahlen und zur Authentifizierung. TPM2 Software Stack Unterstützung ist verfügbar ebenso wie z.B. die Authentifizierung bei Cloud Diensten.

Die Stromversorgung kann mit Gleichspannungen zwischen 9 und 34 Volt erfolgen. Der Versorgungseingang ist verpolsicher und gegen Überspannungen geschützt. Optional ist eine externe Steuerung des Ein- und Ausschaltvorgangs verfügbar. Das Ein- und Ausschalten erfolgt dann über einen Statuseingang. Der Abschaltvorgang wird dabei automatisch per Software gesteuert, so dass ein sicheres und gesteuertes Herunterfahren des Rechners garantiert ist.

Der RGX-840 Embedded Computer hat eine niedrige Leistungsaufnahme, der Betrieb erfolgt lüfterlos. Die Zuverlässigkeit des Softwaresystems wird durch den integrierten Hardwarewatchdog für einen 24/7 Betrieb optimal unterstützt. Sowohl das 4G Modul, als auch WiFi, Bluetooth und die USB Interfaces können separat per Software zurückgesetzt werden.

Für das RGX-840 System steht auch eine betriebsfertige Codesys Implementierung zur Verfügung. Damit kann RGX-840 z.B. als Soft-SPS betrieben werden. CANopen und J1939 Stacks sind automatisch mit enthalten.