Nätverkslösningar för säkra mobilnät 

Av Johan Persson

Våra mobilnät bygger på teknik som måste fungera i alla lägen. För att samtal, pushnotiser och strömmad video ska komma igenom krävs det att den bakomliggande infrastrukturen är snabb, pålitlig och säker. Här berättar vi om några viktiga aspekter av detta.

Pålitlig uppkoppling i tuffa miljöer

För att ett mobilnät ska fungera krävs att all data skickas snabbt och tillförlitligt mellan olika noder i nätverket, även när väder, vibrationer eller temperaturförändringar ställer till med problem. Det innebär att de ingående komponenterna måste vara av industriell kvalitet. Det duger helt enkelt inte med sådant som går att köpa i närmaste elektronikbutik.

Industriella Ethernet‑switchar, som de som erbjuds av Moxa, är ett exempel på något som gör stor skillnad för den här typen av system. De klarar av allt från dammiga teknikskåp till sträng kyla. För bästa möjlighet till kontroll, segmentering och övervakning används hanterade modeller av dessa switchar.

Den högkvalitativa funktionen hos switcharna handlar inte bara om hur de är kapslade. Den bygger även på en inbyggd redundans, som exempelvis dubbla strömförsörjningar och lösningar för snabb återhämtning vid avbrott.

Mobil data via cellulära routrar och gateways

I installationer som saknar fast uppkoppling, till exempel på tillfälliga platser för mobilmaster eller i mobila enheter, används ofta industriella routrar och gateways med stöd för mobilnät. De använder LTE‑teknik, till exempel Cat 4 eller Cat 1, för att möjliggöra dataöverföring även i isolerade områden.

Det som särskiljer den här typen av routrar från vanliga konsumentprodukter är framför allt att de är både mer flexibla och hållbarare. De är konstruerade för kontinuerlig drift, även i fläktlösa konstruktioner, och har låg energiförbrukning. De är speciellt användbara i installationer som drivs med batteri eller solenergi.

Många av modellerna är dessutom försedda med dual‑SIM‑funktion. Det innebär att routern kan växla automatiskt mellan olika operatörer för att hela tiden ge bästa möjliga täckning. Förutom att det blir stabilt så innebär det också en form av inbyggd redundans.

Edge‑åtkomst och latency‑minimering med industriell edge‑dator

Mobilnäten utvecklas ständigt och med detta ökar behovet av snabb databehandling nära användarna. Det är här edge computing kommer in – att hantera data lokalt vid nätets yttersta punkt, istället för att skicka allt till ett centralt datacenter. Inom mobiltelefoni kan det till exempel handla om att analysera trafikinformation, mäta kapacitet eller hantera styrsignaler direkt vid basstationen.

Industriella edge‑datorer är byggda för just detta. De är i regel kompakta, fläktlösa och baserade på ARM‑arkitektur. Det gör att de är energieffektiva och stabila även under krävande förhållanden. Genom att beräkningar utförs lokalt på detta sätt, minskar fördröjningen i datakommunikationen. Det är speciellt betydelsefullt i applikationer där svarstiderna är viktiga, som vid realtidsövervakning och lokal styrning.

Säker datatrafik för mobil infrastruktur

Snabbhet är en sak, säkerhet en annan. Och i mobilnäten är det en ständig utmaning. Det räcker inte att skydda själva radiosignalen – även all nätverksutrustning bakom kulisserna måste förses med tillförlitligt skydd. För detta används ofta komponenter som utformats enligt säkerhetsstandard IEC 62443. Det innebär att de skyddats mot olika typer av sårbarhet.

En annan sak som är viktig är inbyggda VPN‑stöd, som skapar krypterade tunnlar för all kommunikation mellan olika enheter. Tillsammans med protokollfilter – som styr vilken trafik som tillåts – skapar de kontrollerade och skyddade datamiljöer. Det är också viktigt med bra kryptering på enhetsnivå, för att kunna skicka data via publika mobilnät. 

Övervakning och fjärrhantering av nätverk

För att mobilnätens infrastruktur ska fungera på bästa sätt måste man kunna övervaka och hantera systemen på distans. Genom central hantering kan man få en samlad bild av nätets status, oavsett den geografiska spridningen. Det gör att man kan felsöka snabbare, och minskar samtidigt behovet av servicebesök.

I industriella nätverkslösningar kan man vanligen läsa av aktuella värden på sådant som signalstyrka, strömförsörjning och temperatur. Man får tidiga varningssignaler om något avviker, samtidigt som det underlättar det planerade underhållet. Ofta stöds dessutom fjärruppdatering av firmware. Det är en nödvändighet för att snabbt kunna täppa till eventuella säkerhetshål.

För att kunna integrera den här typen av funktioner i stora system använder man vanligen RESTful API:er och standardiserade gränssnitt. I kombination med I/O-moduler som kopplar upp externa sensorer eller reläer kan hela mastställningar eller teknikcontainrar övervakas direkt från driftcentralen.

Mobilnätverkens stabilitet

När mobilnäten växer och 5G-tekniken rullas ut ökar kraven på tillgänglighet och stabilitet. Trafiken blir allt mer datatät, tjänsterna mer känsliga för fördröjningar och användarna allt fler. Samtidigt minskar acceptansen för avbrott. Därför utformas dagens mobilnät ofta med ett inbyggt lager av redundans.

Industriella switchar är viktiga för detta, genom att de möjliggör en ringtopologi med återhämtningstider under 50 millisekunder. Det betyder att om en länk går ner, kan kommunikationen snabbt ta en annan väg utan att användaren märker något. Routrar med dubbla anslutningar eller SIM‑kort kan dessutom växla automatiskt vid störningar eller avbrott i förbindelsen.

Även edge-tekniken bidrar till stabiliteten. Genom att lokal trafik och data hanteras och analyseras direkt på plats avlastas den centrala nätinfrastrukturen. Det ger ett flexibelt system där alla noder kan arbeta självständigt om behov uppstår. På så sätt ökar driftsäkerhet även under påfrestning. Kombinationen av smarta komponenter och genomtänkt nätverksdesign är helt enkelt en grundförutsättning för tillförlitliga 5G-nät.

Johan Persson

Johan Persson har flera års erfarenhet av att jobba som analytiker för olika mobiloperatörer i Sverige. Han har ett öga för detalj och med det också en grym förmåga att hitta det bästa mobilabonnemanget just nu.