Qual è la differenza tra gateway e router industriali

Introduzione

Panoramica delle apparecchiature di rete industriale

La crescita dell’IIoT industriale ha portato a una crescente necessità di apparecchiature di rete affidabili e sicure per connettere risorse, sistemi e flussi di dati industriali. Due dei tipi più comuni di apparecchiature di rete utilizzate negli ambienti IIoT sono gateway e router industriali.

Una rete industriale è tipicamente costituita da varie apparecchiature, controllori, sensori, attuatori e altri dispositivi che devono comunicare tra loro e con i sistemi IT back-end. La rete consente lo scambio di dati in tempo reale e l’automazione del controllo industriale. Gateway e router svolgono un ruolo cruciale nel abilitare questa infrastruttura connessa.

I gateway industriali fungono da traduttori di protocollo, collegando dispositivi industriali e controller che utilizzano protocolli diversi e consentendo loro di comunicare senza problemi su una rete. I router industriali instradano i dati tra le diverse parti di una rete, determinando i percorsi ottimali per una trasmissione efficiente dei dati.

Scopo del confronto tra gateway e router industriali

Con l’avvento dell’Industria 4.0, gli impianti di produzione devono determinare quale tipo di apparecchiatura di rete si adatta meglio alle loro esigenze. Comprendere le differenze tra gateway e router è essenziale per selezionare i componenti giusti per costruire una rete industriale solida e pronta per il futuro.

Questo articolo fornisce un confronto approfondito tra le due tecnologie. Copre le caratteristiche principali, i vantaggi e i casi d’uso in cui uno potrebbe essere più adatto dell’altro. L’obiettivo è aiutare i professionisti del settore a scegliere le apparecchiature di rete più adatte alle loro esigenze specifiche e ai loro scenari di implementazione.

Gateway e router Alotcer

Router industriali

Funzione e scopo

I router industriali fungono da dorsale per connettere vari nodi e reti in una struttura industriale. La loro funzione principale è determinare il percorso migliore per instradare i pacchetti di dati tra le diverse parti dell’infrastruttura di rete.

Ruoli chiave svolti dai router industriali:

  • Inoltra pacchetti di dati tra sottoreti e VLAN
  • Fornire funzionalità di routing IP di livello 3
  • Instradare il traffico dati tra la rete industriale locale e la rete IT aziendale
  • Abilita tunnel VPN sicuri tra posizioni remote
  • Assegna priorità al traffico di rete in base alla criticità dell’applicazione

Ottimizzando il flusso del traffico, i router industriali migliorano le prestazioni della rete e garantiscono scambi di dati rapidi e affidabili all’interno dell’impianto. Ciò è fondamentale per le applicazioni di controllo industriale sensibili al fattore tempo.

Caratteristiche principali

I router industriali sono dotati di funzionalità specializzate per soddisfare le esigenze di prestazioni, affidabilità e sicurezza degli ambienti industriali.

Routing IP: i router industriali forniscono funzionalità di routing dinamico di livello 3 per instradare i dati in base alle informazioni di indirizzamento IP. Ciò consente una gestione efficace del traffico attraverso topologie di rete complesse.

Opzioni di rete: diverse interfacce di rete come porte Ethernet, seriali, in fibra ottica, cellulari e bus di campo industriali consentono al router di connettere diversi dispositivi e reti.

Sicurezza: VPN, firewall, NAT e ACL integrati aiutano a proteggere le reti industriali dagli attacchi informatici. L’autenticazione e la crittografia impediscono l’accesso non autorizzato.

Hardware robusto: i router industriali possono resistere a condizioni difficili dell’impianto come polvere, alte temperature e vibrazioni. I componenti ridondanti garantiscono tempi di attività elevati.

Vantaggi

Alcuni vantaggi chiave forniti dai router industriali:

Maggiore sicurezza della rete: i router forniscono un confine tra la rete industriale e le connessioni esterne. Firewall, VPN e ACL limitano l’accesso non autorizzato dall’esterno.

Funzionalità di rete cellulare – I moduli cellulari integrati consentono di connettere risorse remote in modalità wireless su reti cellulari come GSM, 3G/4G LTE, 5G per applicazioni IoT.

Tolleranza ai guasti – Alimentatori ridondanti, design modulare e altre caratteristiche di affidabilità consentono un tempo di attività del 99,999%. Il facile ripristino in caso di guasto evita i tempi di inattività.

Monitoraggio centralizzato: gli amministratori di rete possono monitorare i router centralmente tramite Ethernet industriale e modificare le impostazioni da remoto.

Visibilità e controllo delle applicazioni: le funzionalità di modellamento del traffico basate su informazioni di livello 4 consentono il controllo sulle prestazioni delle applicazioni.

Router mobile cellulare industriale

Gateway industriali

Due tipologie principali: trasmissione trasparente e gateway cloud

I gateway industriali fungono da traduttori di protocollo, consentendo l’interoperabilità di dispositivi con protocolli diversi. I gateway forniscono un’interfaccia di comunicazione unificata per i dispositivi collegati.

Esistono due tipologie principali di gateway industriali:

Gateway di trasmissione trasparenti: utilizzati per la conversione di protocollo tra dispositivi industriali e il trasferimento dati senza interruzioni.

Gateway di cloud/edge computing: offrono analisi aggiuntive, elaborazione dati e connettività della piattaforma IIoT all’edge.

Gateway di trasmissione trasparenti

Questi gateway industriali di base si concentrano sulla trasmissione affidabile dei dati sul campo alle reti di livello superiore attraverso la traduzione del protocollo e l’isolamento ottico.

Conversione del protocollo

Una funzione chiave dei gateway trasparenti è la conversione di protocollo tra protocolli di automazione industriale come Modbus, Profinet, EtherNet/IP, EtherCAT, CC-Link e protocolli IT/OT come Ethernet/IP e OPC UA. Ciò consente l’interoperabilità tra controller, sensori e attuatori che supportano protocolli diversi.

Trasmissione veloce e affidabile

I gateway trasparenti sono dotati di isolamento ottico e conversione del segnale tra dispositivi di campo e reti di livello superiore. Ciò garantisce una trasmissione affidabile dei dati industriali a monte senza perdite o distorsioni.

Compatto e facile da usare

I gateway da campo trasparenti presentano un fattore di forma compatto e un’opzione di montaggio su guida DIN che li rende facili da installare negli armadi di controllo vicino ai dispositivi di campo. La configurazione semplice consente una rapida messa in servizio.

Gateway di edge computing

A differenza della semplice trasmissione dei dati, questi gateway IoT industriali offrono funzionalità a valore aggiunto:

Elaborazione locale dei dati

I gateway di edge computing consentono la preelaborazione e l’analisi dei dati grezzi provenienti da asset industriali localmente presso il gateway stesso prima della trasmissione. Questo filtraggio e aggregazione migliora l’utilizzo della larghezza di banda.

Piattaforma aperta per la personalizzazione

I gateway forniscono una piattaforma software aperta per eseguire applicazioni di terze parti e script personalizzati direttamente sul gateway. Ciò consente analisi localizzate e personalizzate.

Analisi e tempi di risposta migliorati

Elaborando i dati all’edge, i gateway consentono analisi più rapide e riducono i tempi di risposta per decisioni di automazione critiche in termini di tempo. È anche possibile il controllo a circuito chiuso.

Dispositivi gateway IoT Edge industriali AR7091G

Differenze chiave tra gateway e router industriali

Sebbene sia i router che i gateway svolgano un ruolo importante nelle reti industriali, svolgono funzioni primarie diverse:

Router: imposta percorsi ottimali per la trasmissione dei dati

La funzionalità principale di un router industriale è determinare il percorso più veloce per instradare i dati dalla sorgente alla destinazione su una rete. I router mantengono tabelle di routing dinamiche e prendono decisioni sull’inoltro dei pacchetti per evitare congestione e latenza della rete.

Gateway: conversione di protocollo e punto di accesso unico

I gateway industriali forniscono servizi di traduzione del protocollo per consentire la connettività tra dispositivi eterogenei. I gateway agiscono anche come un unico punto di accesso ai dati consolidato dall’impianto di produzione alle applicazioni cloud o aziendali di livello superiore.

Altre differenze fondamentali:

  • Gestione dei dati: i router trasmettono semplicemente pacchetti di dati senza modificare il contenuto del carico utile. I gateway possono trasformare i dati per la compatibilità del protocollo.
  • Posizionamento della rete: i router si trovano tra i segmenti della rete. I gateway risiedono ai margini della rete e si interfacciano con i dispositivi di campo.
  • Sicurezza: i router dispongono di funzionalità di sicurezza integrate. I gateway trasparenti si affidano alla sicurezza perimetrale. I gateway cloud offrono sicurezza agli endpoint.
  • Caratteristiche: i router si concentrano sul routing dei dati e sulle funzionalità di rete. I gateway offrono conversione di protocollo, aggregazione di dati, analisi dei bordi, ecc.

Scegliere l’attrezzatura giusta

Considera esigenze di rete e casi d’uso specifici

Non esiste una soluzione valida per tutti nella scelta delle apparecchiature di rete industriale. La scelta dipende dalla comprensione dei requisiti specifici come:

  • Numero e tipologie di dispositivi collegati
  • Protocolli industriali utilizzati
  • Flussi di dati tra le zone della rete
  • Necessità di capacità di edge computing

I casi d’uso dovrebbero determinare se sono necessari un router industriale, un gateway o entrambi.

Router per un instradamento efficiente dei dati

Le aziende con sistemi di rete complessi che si estendono su più sedi possono trarre maggiori vantaggi dai router industriali. I router ottimizzano e accelerano i trasferimenti di dati all’interno dell’organizzazione.

Gateway per la conversione di protocollo e l’edge computing

I gateway industriali sono adatti ad applicazioni con dispositivi legacy che utilizzano protocolli incompatibili. I gateway sono utili anche per l’analisi localizzata e il controllo in tempi critici.

Molte architetture IIoT utilizzano sia gateway che router su livelli di rete separati per soddisfare esigenze di connettività e routing distinte.

Conclusione

Sintesi delle principali differenze

I router danno priorità al routing dinamico dei dati attraverso le reti. I gateway consentono la connettività multiprotocollo tramite servizi di traduzione. Mentre i router si concentrano sulla gestione del traffico di rete, i gateway consentono l’analisi dei margini e l’integrazione dei dispositivi legacy.

Comprendere queste differenze consente alle organizzazioni di progettare sistemi IIoT più efficienti e flessibili abbinando le apparecchiature giuste alle loro esigenze specifiche. Una combinazione di routing affidabile con mediazione di protocollo e edge intelligence aiuta a estrarre il massimo valore dai dati industriali.

Man mano che le reti industriali diventano più grandi e complesse, la scelta di componenti di rete appositamente realizzati che ottimizzino i flussi e l’analisi dei dati è fondamentale per l’efficienza operativa, l’ottimizzazione della produzione e un processo decisionale efficace.

FAQ

D: Qual è la differenza principale tra un router e un gateway?

R: La funzione principale di un router è determinare il percorso ottimale per inoltrare i pacchetti di dati tra i punti della rete. Un gateway fornisce la traduzione del protocollo per consentire la connettività tra dispositivi e applicazioni utilizzando protocolli e formati di dati diversi.

D: Quando dovrei utilizzare un router anziché un gateway?

R: Utilizza i router quando hai principalmente bisogno di connetterti e instradare i dati in modo affidabile tra diverse parti di una rete. Utilizza i gateway quando devi integrare sistemi industriali legacy e dispositivi multivendor utilizzando protocolli diversi.

D: Quali funzionalità dovrei cercare quando scelgo un router o un gateway?

R: Le caratteristiche principali dei router industriali includono protocolli di routing, sicurezza, ridondanza e funzionalità di definizione delle priorità del traffico. Per i gateway, cerca il supporto per i protocolli industriali richiesti, l’analisi dei margini, l’isolamento e sufficienti opzioni di interfaccia I/O.

D: In che modo i router forniscono sicurezza rispetto ai gateway?

R: I router offrono funzionalità di sicurezza integrate come firewall, tunnel VPN, NAT e ACL per proteggere le zone della rete. I gateway trasparenti si affidano maggiormente alla sicurezza perimetrale della rete complessiva. I gateway cloud possono sfruttare l’autenticazione degli endpoint, la crittografia dei dati, ecc.

D: È possibile utilizzare insieme router e gateway?

R: Assolutamente sì. La combinazione di router e gateway industriali fornisce connettività, integrazione e edge intelligence ottimali all’interno di ambienti IIoT complessi. I gateway si interfacciano con i dispositivi di campo mentre i router gestiscono e instradano in modo efficiente i flussi di dati tra i segmenti di rete.

Casi di studio

Un’azienda manifatturiera ottiene informazioni dettagliate sulla produzione in tempo reale grazie ai gateway Edge

Acme Manufacturing ha avuto problemi di scarsa visibilità sulle operazioni di fabbrica a causa dei sistemi legacy e dei molteplici protocolli di automazione industriale. Implementando una serie di gateway edge multiprotocollo, sono stati in grado di aggregare dati in tempo reale provenienti da varie linee di produzione in una piattaforma di analisi centrale.

I gateway edge hanno elaborato e tradotto i dati provenienti da PLC, macchine CNC, robotica e sensori in un formato unificato per l’analisi basata su cloud. La memorizzazione nella cache dei dati locali garantisce tempi di attività durante i problemi di rete. Nel complesso, i gateway hanno consentito di ottenere informazioni approfondite sui difetti di produzione in modo più rapido del 30%, consentendo azioni correttive rapide.

Un’azienda petrolifera e del gas implementa router VPN industriali per proteggere le comunicazioni SCADA

Texoma Oil & Gas gestiva i propri gasdotti tramite un’architettura SCADA distribuita che comprendeva unità terminali remote e centri di controllo. Avevano bisogno di proteggere la propria rete operativa da minacce informatiche sempre più sofisticate.

Sfruttando router industriali cellulari con tecnologia VPN integrata nei propri siti remoti, Texoma ha creato tunnel crittografati tra le risorse sul campo e i centri di controllo. Il controllo dell’accesso alla rete elenca il traffico limitato solo ai protocolli SCADA autorizzati.

Le funzionalità di routing industriale sicuro hanno ridotto in modo significativo i rischi di attacchi informatici di Texoma, garantendo allo stesso tempo un monitoraggio affidabile in tempo reale degli oleodotti e dei gasdotti.