Leitfaden zur Zertifizierung von Industrieroutern: Schlüssel zur Gewährleistung von Zuverlässigkeit und Konformität
Nov 2
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Inhaltsverzeichnis
Allgemeine Zertifizierungen: Die "grundlegende Schutzwand" des Industrierouters
Branchenspezifische Zertifizierungen: Der "maßgeschneiderte Schild" für Hochrisikoszenarien
Regionale Elektronikprodukt-Zertifizierung: Die "Zutrittskarte" zu globalen Märkten
4G vs. 5G Industrierouter: Das Upgrade von zuverlässig auf ultraschnell
Fazit: Zertifizierung treibt Innovation voran, 5G beschleunigt die Transformation
Einleitung:
Im Zeitalter des industriellen Internets der Dinge (IIoT) und der intelligenten Fertigung dient der Industrierouter als Kernstück für die Vernetzung von Industrieanlagen, dessen Zuverlässigkeit, Sicherheit und Konformität die stabile Funktion des gesamten Systems direkt beeinflusst. Im Gegensatz zu Routern für Endverbraucher müssen Industrierouter extremen Umgebungsbedingungen wie hohen Temperaturen, hoher Feuchtigkeit, Vibrationen und elektromagnetischen Störungen standhalten und müssen daher eine Reihe strenger Zertifizierungen bestehen. Diese Zertifizierungen zielen nicht nur auf spezifische Branchenszenarien ab, sondern umfassen auch regionale Standards für elektronische Produkte, um die Anwendbarkeit und Sicherheit der Geräte auf dem globalen Markt zu gewährleisten.
Dieser Artikel wird die wichtigsten Zertifizierungsarten für Industrierouter, ihren Inhalt, die abgedeckten Szenarien, die Zertifizierungsverfahren und die Prüfdauer detailliert untersuchen und ihre Notwendigkeit anhand von Fallstudien aus verschiedenen Branchen analysieren. Gleichzeitig werden wir 4G- und 5G-Industrierouter miteinander vergleichen, um die Vorteile von 5G in Szenarien mit hohen Leistungsanforderungen darzulegen und den Lesern zu helfen, Auswahlstrategien besser zu verstehen. Zur besseren Lesbarkeit enthält dieser Artikel relevante Bilder, Videodemonstrationen und erweiterte Vergleichstabellen. Der Abschnitt über die Zertifizierungen wurde erweitert und umfasst nun die EMV-Zertifizierung, die Sicherheitszertifizierung, die Umwelt- und Zuverlässigkeitsprüfungen, die Schutzart-IP-Zertifizierung, die Explosionsschutz-Zertifizierung (EX), den Blitz- und Überspannungsschutz, die Bahntransport-Zertifizierung, die Automobilelektronik-Zertifizierung, die Stromnetz-Standards und die regionale Elektronikprodukt-Zertifizierung.
Notwendigkeit der Zertifizierung von Industrieroutern
Die Zertifizierung von Industrieroutern ist der "Pass" für Produkte zum Markteintritt. Sie überprüft, ob das Gerät internationalen oder Branchenstandards entspricht, und deckt dabei mehrere Dimensionen ab, wie elektromagnetische Verträglichkeit (EMV), Umweltanpassungsfähigkeit und Sicherheitsschutz. Der Zertifizierungsprozess umfasst in der Regel Labortests, Vor-Ort-Verifizierung und Audits durch Dritte, wobei die Misserfolgsquote oft hoch ist. Allerdings können Produkte, die die Zertifizierung bestehen, das Ausfallrisiko erheblich reduzieren, die Systemlebensdauer verlängern und rechtliche Konformitätsprobleme vermeiden. Laut Marktanalysen kann die durchschnittliche Ausfallrate von zertifizierten Industrieroutern in Industrieumgebungen um mehr als 30 % gesenkt werden.
Zertifizierungen lassen sich in zwei Hauptkategorien unterteilen: Allgemeine Zertifizierungen (grundlegende Standards, die für mehrere Branchen gelten, wie EMV, Sicherheit usw.) und Branchenspezifische Zertifizierungen (für spezifische Anwendungsszenarien, wie Bahn, Fahrzeuge usw.), sowie Regionale Elektronikprodukt-Zertifizierungen (für den Zugang zu globalen oder regionalen Märkten). Im Folgenden werden wir diese erweiterten Zertifizierungsarten nacheinander analysieren, einschließlich der Zertifizierungsverfahren und Prüfdauer (basierend auf internationalen Standards und Industriepraxis, die tatsächliche Dauer variiert je nach Labor, Produktkomplexität und erforderlichen Korrekturen).
Allgemeine Zertifizierungen: Die "grundlegende Schutzwand" des Industrierouters
Diese Zertifizierungen konzentrieren sich auf die grundlegende Leistung und Sicherheit der Geräte und gelten für nahezu alle industriellen Szenarien, wodurch ein stabiler Betrieb der Router in allgemeinen Umgebungen gewährleistet wird.
2.1 Vergleichstabelle der Zertifizierungen: Kurzübersicht allgemeiner Zertifizierungen (inkl. typischer Dauer)
Zertifizierungsart | Hauptstandard | Schwerpunkte (Schlüsseltests/abgedeckte Inhalte) | Anwendungsbeispiele | Notwendigkeit (Risikominderung) | Typische Verfahrenszusammenfassung | Typische Prüfdauer |
EMV (Elektromagnetische Verträglichkeit) | IEC 61000-Serie, EN 55032 | Abgestrahlte Emission/Störfestigkeit, elektrostatische Entladung (ESD), transiente Störungen | Fabrikautomatisierungsnetzwerke | Verhindert Datenfehler durch elektromagnetische Störungen, EU-CE-Pflicht | Vorbereitung → Prüfung → Ergebnisanalyse → Korrektur → Zertifizierung | 4–6 Wochen (gesamt 2–3 Monate) |
Sicherheitszertifizierung | IEC 62368-1, UL 60950 | Elektrische Isolierung, Erdungsschutz, Überlast-/Kurzschlusstests | Rechenzentrumsausrüstung | Vermeidet Stromschlag-/Brandgefahren, von internationalen Sicherheitsvorschriften gefordert | Gefahrenbewertung → Prüfung → Audit → Zertifikat | 3–6 Monate |
Umwelt- und Zuverlässigkeitsprüfungen | IEC 60068-Serie | Temperatur-/Feuchtigkeitszyklen, Vibration/Schock (5–2000 Hz, 10g), Salznebelkorrosion | Steuerung von Bergbau-/Hafenfahrzeugen | MTBF auf 100.000 Stunden erhöht, verlängert die Gerätelebensdauer um 30 % | Methodenauswahl → Testdurchführung → Analyse → Bericht | 1–2 Monate (Prüfung: Tage bis Wochen) |
Schutzart-IP-Zertifizierung | IEC 60529 | Staub-/Wasserschutzklasse (IP65–IP68), Untertauch-/Hochdruckwassertests | Außenüberwachungssysteme | Passt sich an raue Witterung an, reduziert Umweltausfallrate um 50 % | Eigen-/Drittanbieterprüfung → Verifizierung → Erklärung | 1–2 Wochen (Eigennzertifizierung ist schneller) |
Blitz- und Überspannungsschutz | IEC 61643-11, ITU-T K.21 | Überspannungsabsorption (>10 kA), Erdungsimpedanz, mehrstufiger Schutz | Außenbasisstationen/Solarparks | Schadensrate auf <1 % gesenkt, verhindert sofortige Zerstörung durch Blitzeinschlag | Designprüfung → Überspannungstest → Zertifizierung | 2–4 Wochen |
2.1.1 EMV-Zertifizierung (Elektromagnetische Verträglichkeit)
Die EMV-Zertifizierung stellt sicher, dass Industrierouter in einer elektromagnetischen Umgebung keine Störungen verursachen und auch nicht durch externe Störungen beeinträchtigt werden. Zu den Kernstandards gehören die IEC 61000-Serie (allgemeine Standards zur elektromagnetischen Verträglichkeit) und EN 55032 (EMV für informationstechnische Geräte).
Schwerpunkte: Prüfung der abgestrahlten Emission (Kontrolle der elektromagnetischen Strahlung, damit sie Grenzwerte nicht überschreitet), Prüfung der Störfestigkeit (Simulation von HF-Störungen, Burst-Impulsen), elektrostatische Entladung (ESD $\pm$8 kV Kontakt).
Szenario: Drahtlose Netzwerke in Fabriken mit dichter Ausrüstung oder Kommunikationsverbindungen in Umspannwerken.
Warum notwendig: Die elektromagnetische Rauschkulisse in Industrieumgebungen ist hoch, und unzertifizierte Geräte führen leicht zu Signalverzerrungen oder Systemausfällen. Gemäß der EU-EMV-Richtlinie müssen alle elektronischen Geräte EN 55032 bestehen, andernfalls dürfen sie nicht in Verkehr gebracht werden.
Zertifizierungsverfahren und Prüfdauer: Das Verfahren umfasst die Produktvorbereitungsphase (Designprüfung und Vortests, 1–2 Wochen), Labortests (Emissions- und Störfestigkeitsprüfungen, 2–4 Wochen), Ergebnisauswertung und Korrektur (falls fehlgeschlagen, ist eine Design-Iteration erforderlich, zusätzliche 1–4 Wochen) und die abschließende Zertifizierungsanmeldung (1 Woche). Die typische Dauer beträgt 4–6 Wochen für die Prüfung + Korrekturzeit, insgesamt 2–3 Monate. Drittanbieter-Labore wie TÜV SÜD können den Prozess beschleunigen.
Beispielsweise kann in einer automatisierten Produktionslinie ein EMV-zertifizierter Router elektromagnetisches Rauschen von Motoren herausfiltern und so die genaue Übertragung der Sensordaten gewährleisten.
2.1.2 Sicherheitszertifizierung
Die Sicherheitszertifizierung überprüft die elektrische Sicherheit des Geräts für Mensch und Umwelt. Die gängigen Standards sind IEC 62368-1 (Sicherheit von Audio-/Video-, Informations- und Kommunikationstechnik-Geräten) und UL 60950 (für IT-Geräte in Nordamerika).
Schwerpunkte: Isolationsschutz (Hochspannungsfestigkeitsprüfung), Temperaturanstiegsprüfung (Simulation von Überlast), Erdungsimpedanzprüfung, Materialprüfung des Brandschutzgehäuses.
Szenario: Router, die in Kontrollräumen, Rechenzentren oder öffentlich zugänglichen Bereichen installiert sind.
Warum notwendig: Verhindert Stromschlaggefahren, Brandgefahren und Überhitzungsfehler. Wird von den Vorschriften in den meisten Ländern und Regionen gefordert.
Zertifizierungsverfahren und Prüfdauer: Das Verfahren umfasst die Designbewertung (Gefahrenanalyse, 2 Wochen), die Probenvorbereitung, Labortests (3–5 Wochen), die Werksinspektion (vorläufiges Audit) und die Ausstellung des Zertifikats. Die typische Dauer beträgt 3–6 Monate. UL/CCC-Zertifizierungen sind für bestimmte Märkte obligatorisch.
2.1.3 Umwelt- und Zuverlässigkeitsprüfungen
Diese Kategorie stellt die zuverlässige Funktion des Routers unter extremen physikalischen Bedingungen sicher. Der Kernstandard ist die IEC 60068-Serie.
Schwerpunkte: Prüfung des breiten Betriebstemperaturbereichs (z. B. $-40^{\circ}\text{C}$ bis $+85^{\circ}\text{C}$), Feuchtigkeitszyklen, kontinuierliche Vibrations- und Schockfestigkeit (z. B. $10g$ Beschleunigung), Salznebelkorrosionsbeständigkeit.
Szenario: Router, die in Außenschränken, Wüsten, Kaltzonen oder Maschinensteuerungssystemen (hohe Vibration) eingesetzt werden.
Warum notwendig: Verlängert die mittlere Zeit zwischen Ausfällen (MTBF) und die Lebensdauer der Geräte. Die typische MTBF-Anforderung liegt bei 100.000 Stunden, was durch die Zertifizierung um 30 % verlängert werden kann.
Zertifizierungsverfahren und Prüfdauer: Auswahl der Prüfmethode, Durchführung der Proben im Klimaschrank, Datenüberwachung und Berichterstattung. Die Gesamtdauer beträgt 1–2 Monate, abhängig von der Dauer der Zuverlässigkeits-Lebensdauerprüfung. Prüfungen durch Dritte wie SGS oder Intertek können glaubwürdige Berichte liefern.
2.1.4 Schutzart-IP-Zertifizierung
Die IP-Schutzart gibt den Schutzgrad gegen Staub und Wasser an. Der Standard ist IEC 60529.
Schwerpunkte: Die erste Ziffer (0–6) steht für den Staubschutz, die zweite Ziffer (0–9K) für den Wasserschutz (z. B. IP67 bedeutet vollständig staubdicht und bis zu 1 m für 30 Minuten untertauchbar). Die Prüfungen umfassen Staubkammern, Wassersprühen und Untertauchtests.
Szenario: Drahtlose Übertragungspunkte im Freien, Tunnelüberwachung oder Geräte, die einer Wasserwäsche ausgesetzt sind.
Warum notwendig: Verhindert Kurzschlüsse und Korrosion durch Staub und Wasser, insbesondere bei Geräten mit freiliegenden Schnittstellen.
Zertifizierungsverfahren und Prüfdauer: Eigenprüfung oder Prüfung und Verifizierung durch ein Drittlabor. Aufgrund der Klarheit der Prüfmethoden beträgt die Dauer in der Regel 1–2 Wochen, und die Eigennzertifizierung ist schneller.
2.1.5 Blitz- und Überspannungsschutz
Schützt das Gerät vor hochgespannten transienten Überspannungen, die durch Blitze oder Schaltvorgänge verursacht werden. Die Standards sind IEC 61643-11 (Überspannungsschutzgeräte) und ITU-T K.21 (Störfestigkeit gegen Überspannungen).
Schwerpunkte: Überspannungsabsorptionsfähigkeit (z. B. Ports können $10 \text{ kA}$ Strom standhalten), Reaktionszeit und Design von mehrstufigen Schutzschaltungen.
Szenario: Außenbasisstationen, externe Solarparks und Stromnetz-Überwachungssysteme.
Warum notwendig: Verhindert sofortige physikalische Schäden am Gerät durch Blitzeinschlag und senkt die Schadensrate auf unter 1 %.
Zertifizierungsverfahren und Prüfdauer: Überprüfung des Schaltungsdesigns und Überspannungsgenerator-Tests an verschiedenen Ports (Strom, Netzwerk). Die typische Dauer beträgt 2–4 Wochen.
Branchenspezifische Zertifizierungen: Der "maßgeschneiderte Schild" für Hochrisikoszenarien
Diese Zertifizierungen bauen auf allgemeinen Standards auf, mit vertieften Prüfungen für spezifische Branchen, um eine Null-Toleranz für Fehler in professionellen Umgebungen zu gewährleisten.
3.1 Vergleichstabelle der Zertifizierungen: Kurzübersicht branchenspezifischer Zertifizierungen (inkl. typischer Dauer)
Zertifizierungsart | Hauptstandard | Schwerpunkte (Schlüsseltests/abgedeckte Inhalte) | Anwendungsbeispiele | Notwendigkeit (Risikominderung) | Typische Verfahrenszusammenfassung | Typische Prüfdauer |
Explosionsschutz (EX) | ATEX, IECEx | Gehäuseabdichtung (IP68), Funkenunterdrückung, Temperaturgrenzen (T-Klasse) | Überwachung von Öl- und Gasquellen, Petrochemie | Explosionsrisiko <1 %, EU-/China-Sicherheitsaufsicht obligatorisch | Antrag → Explosionsprüfung → Audit → Zertifikat | 3–6 Monate |
Bahntransport | EN 50155, EN 50121 | Vibrationsfestigkeit (5g), weiter Temperaturbereich ($-25^{\circ}\text{C}$ bis $+70^{\circ}\text{C}$), spezielle Bahn-EMV | Fahrgast-WLAN/Signalsteuerung in Hochgeschwindigkeitszügen | Betrieb ohne Unterbrechung, von der National Railway Group gefordert | Testvorbereitung → Umwelt-/EMV-Prüfung → Zertifizierung | 15–30 Tage |
Automobilelektronik | AEC-Q100, ISO 16750 | Thermische Zyklen ($-40^{\circ}\text{C}$ bis $+125^{\circ}\text{C}$), Vibration/Automobil-EMV | Autonomes Fahren V2X-Kommunikation | Verhindert Unfälle, EU-/US-Automobilvorschriften obligatorisch | Qualifikationstest (3 Chargen) → Stresstest → Zulassung | 3–12 Monate |
Stromnetz-Standards | IEC 61850, IEEE 1613 | Oberschwingungs-Störfestigkeit ($50 \text{ Hz}$), Isolierung ($>2 \text{ kV}$), Echtzeitprotokoll | Smart-Grid-SCADA-Datenerfassung | Verhindert Stromausfälle, US FERC/China Power Grid-Standards | Protokollkonformitätstest → Interoperabilitätsprüfung → Zertifizierung | 2–4 Monate |
3.1.1 Explosionsschutz-Zertifizierung (EX, Explosion-Proof)
Die Explosionsschutz-Zertifizierung ist obligatorisch für Geräte, die in Umgebungen mit brennbaren Gasen, Dämpfen oder Stäuben (Zone 0, 1, 2) eingesetzt werden. Die Kernstandards sind ATEX (Europäische Union) und IECEx (International Electrotechnical Commission System).
Schwerpunkte: Konstruktion des explosionsgeschützten Gehäuses (druckfest, eigensicher), Bestimmung der Temperaturklasse (T-Klasse, Begrenzung der maximalen Oberflächentemperatur) und Abdichtung zur Verhinderung des Eindringens gefährlicher Stoffe (üblicherweise IP68).
Szenario: Öl- und Gasbohrplattformen, petrochemische Verarbeitung, Kohlebergwerke und stauberzeugende Chemielager.
Warum notwendig: Unerlässlich, um zu verhindern, dass interne Funken oder Überhitzung des Routers die Umgebung entzünden. Wird von nationalen Sicherheitsüberwachungsbehörden gefordert.
Zertifizierungsverfahren und Prüfdauer: Designprüfung (2–4 Wochen), Explosionsprüfung der Probe (Prüfung der Fähigkeit des Gehäuses, eine Explosion einzudämmen, 4–8 Wochen), Audit des Qualitätssystems und Ausstellung des Zertifikats. Die typische Dauer beträgt 3–6 Monate.
3.1.2 Bahntransport-Zertifizierung
Router, die in Zügen, auf Eisenbahnen oder U-Bahnsystemen eingesetzt werden, benötigen eine besondere Beständigkeit gegen Vibrationen und transiente Spannungen. Der Kernstandard ist EN 50155 (Elektronische Ausrüstung für Schienenfahrzeuge).
Schwerpunkte: Kontinuierliche Stoß- und Vibrationsfestigkeit (Simulation von Gleisbewegungen, bis zu $5g$ Beschleunigung), Störfestigkeit gegen transiente Überspannungen, Brandschutz (EN 45545) und spezielle Bahn-EMV (EN 50121). Erfordert einen breiten Betriebstemperaturbereich ($-25^{\circ}\text{C}$ bis $+70^{\circ}\text{C}$).
Szenario: Fahrgast-WLAN, Videoüberwachung in Waggons, Steuerungssysteme für Züge (CBTC).
Warum notwendig: Gewährleistet den kontinuierlichen, unterbrechungsfreien Betrieb der Kommunikationssysteme während der Hochgeschwindigkeitsfahrt. Wird von den nationalen Eisenbahnbehörden gefordert.
Zertifizierungsverfahren und Prüfdauer: Testvorbereitung, umfassende Umwelt- (Vibration/Temperatur) und EMV-Prüfung sowie abschließende Zertifizierung. Die Prüfdauer beträgt typischerweise 15–30 Tage.
3.1.3 Automobilelektronik-Zertifizierung
Router, die in öffentlichen Verkehrsmitteln, Logistikfahrzeugen oder selbstfahrenden Systemen eingesetzt werden, müssen die strengen Anforderungen der Automobilstandards erfüllen. Zu den Kernstandards gehören AEC-Q100 (Qualifizierung von IC-Komponenten) und ISO 16750 (Straßenfahrzeuge – Umgebungsbedingungen und Prüfungen für elektrische und elektronische Ausrüstung).
Schwerpunkte: Erweiterte thermische Zyklen ($-40^{\circ}\text{C}$ bis $+125^{\circ}\text{C}$), automobil-spezifische EMV (ISO 7637-2 für transiente Impulse), Schutz vor Lastabwurf und Feuchtigkeits-/Salzsprühtests.
Szenario: V2X-Kommunikation (Vehicle-to-Everything) für autonomes Fahren, Verfolgung von Logistik-Lkw und intelligente Überwachung öffentlicher Verkehrsmittel.
Warum notwendig: Null-Toleranz für Komponentenfehler, die zu Verkehrsunfällen oder Sicherheitsvorfällen führen könnten. Obligatorisch gemäß Automobilvorschriften in wichtigen Märkten.
Zertifizierungsverfahren und Prüfdauer: Qualifikationstest (üblicherweise drei Chargen von Proben), Stresstest und abschließende Zulassung. Die Dauer ist länger, typischerweise 3–12 Monate.
3.1.4 Stromnetz-Standards
Für den Einsatz in intelligenten Netzen und Umspannwerken müssen Router die Anforderungen an Kommunikationsprotokolle und eine hohe elektromagnetische Störfestigkeit erfüllen. Kernstandards sind IEC 61850 (Kommunikationsnetze und Systeme für die Automatisierung in der elektrischen Energietechnik) und IEEE 1613 (Umgebungs- und Prüfanforderungen für Kommunikationsnetzwerkgeräte in Umspannwerken).
Schwerpunkte: Oberschwingungs-Störfestigkeit ($50 \text{ Hz}$), Hochspannungsisolierung ($>2 \text{ kV}$), Unterstützung von Echtzeitprotokollen (GOOSE, MMS) und elektromagnetischer Pulsstörfestigkeit.
Szenario: Umspannwerksautomatisierung, SCADA-Systeme (Supervisory Control and Data Acquisition), Überwachung verteilter Energiequellen (DER).
Warum notwendig: Gewährleistet die Netzstabilität, vorgeschrieben von der US FERC und der China State Grid.
Zertifizierungsverfahren und Prüfdauer: Protokollkonformitätstest (1–2 Wochen), Interoperabilitätsprüfung (Laborsimulation, 2–4 Wochen) und Systemintegrations-Audit (1 Woche). Die typische Dauer beträgt 2–4 Monate. Stormshield und andere bieten IEC 61850-Schulungen und Testunterstützung.
Bei dezentraler Energieerzeugung verhindern zertifizierte Router Kaskadenfehler.
Regionale Elektronikprodukt-Zertifizierung: Die "Zutrittskarte" zu globalen Märkten
Regionale Zertifizierungen sichern den Marktzugang und erweitern den Geltungsbereich allgemeiner EMV-/Sicherheitsstandards. Typisches Verfahren: Erstellung der technischen Dokumentation → Prüfung → Anmeldung → Zertifikat (gesamt 3–6 Monate).
CE-Zertifizierung (Europäische Union): Integriert EMV/EN 55032 und Sicherheit/IEC 62368, Schwerpunkt auf Strahlungs-/Sicherheitsprüfungen. Szenario: Europa-Export. Notwendigkeit: Ohne CE ist der Zutritt zur EU untersagt. Verfahren und Dauer: Eigenerklärung oder Audit durch eine benannte Stelle, Prüfung 4–6 Wochen, insgesamt 3 Monate.
FCC-Zertifizierung (USA): Part 15 drahtlose Standards, Spektrumstrahlung. Szenario: Nordamerikanische Rechenzentren. Notwendigkeit: Hohe Geldstrafen bei Nichteinhaltung. Verfahren und Dauer: Labortest + Anmeldung, durchschnittlich 4 Monate, Kosten ca. 3000 USD.
CCC-Zertifizierung (China): GB/T 9254 EMV, Oberschwingungen/Sicherheit. Szenario: Inlandsprojekte. Notwendigkeit: Obligatorische Abdeckung für 95 % der Geräte. Verfahren und Dauer: Typprüfung + Werksinspektion, 3–6 Monate.
Sonstige: RoHS (Umweltfreundlich, bleifrei), REACH (Chemikalienkontrolle), KC (Korea), BIS (Indien). Die Dauer dieser Zertifizierungen beträgt typischerweise 3–6 Monate, um die globale Konformität zu gewährleisten.
4G vs. 5G Industrierouter: Das Upgrade von zuverlässig auf ultraschnell
Zusätzlich zu den grundlegenden Zertifizierungen erfordert 5G 3GPP Release 15+ (Hochfrequenz-EMV-Prüfungen).
Dimension | 4G Industrierouter | 5G Industrierouter | Anwendungsbeispiel im Vergleich |
Bandbreite | Spitzenwert Uplink/Downlink $150/50 \text{ MBit/s}$ | Spitzenwert Uplink/Downlink $>1 \text{ GBit/s}$ (bis zu $10 \text{ GBit/s}$) | 4G ist für die grundlegende Datenerfassung geeignet (z. B. Bahnüberwachung); 5G ist anwendbar für AR/VR-Fernwartung, die HD-Videoübertragung erfordert. |
Latenz | $20\text{–}50 \text{ ms}$ | $<1 \text{ ms}$ (uRLLC-Modus) | 4G ist für die Strommessung ausreichend; 5G ist für Fahrzeugsysteme des autonomen Fahrens unerlässlich, bei denen eine hohe Latenz zum Ausfall der Bremsung führt. |
Verbindungsdichte | $\sim 100\text{k}$ Geräte pro $\text{km}^2$ | $>1$ Million Geräte | 4G ist für kleine Fabriken geeignet; 5G unterstützt Tausende von Sensoren, die gleichzeitig Daten in einer intelligenten Fertigungswerkstatt hochladen, wodurch Überlastungen vermieden werden. |
Abdeckung | Typischerweise $<100 \text{ km}$ | Erweitert auf Hunderte von $\text{km}$ | 4G ist für städtische Netze geeignet; 5G wird für abgelegene Ölfelder oder die großflächige Überwachung von Stromnetzen priorisiert. |
Störfestigkeit | Relativ schwach, stark durch elektromagnetische Störungen beeinträchtigt | Starke Störfestigkeit, nutzt fortschrittliche Modulation und Spektrumsoptimierung | 4G in einfachen Umgebungen; 5G in Szenarien mit hoher EMV-/Stromnetzstörung, was die Stabilität um 20 % verbessert. |
Sicherheit | Grundlegende Verschlüsselung, anfällig für Angriffe | Fortschrittliche Verschlüsselung, Authentifizierungsmechanismen, Netzisolierung | 4G für den täglichen Gebrauch; 5G ist in EX-/Bahntransport-Szenarien erforderlich, um Netzwerk-Intrusionen zu verhindern. |
Stromverbrauch/Kosten | Geringer Stromverbrauch, niedrige Kosten ($<500 \text{ USD}$/Monat Datenvolumen) | Hoher Stromverbrauch, hohe Kosten (aber schnellere Amortisation) | 4G wird für Szenarien mit Budgetbeschränkungen priorisiert; 5G in hochwichtigen Verbindungen (z. B. Echtzeit-KI-Analyse in explosionsgeschützten Ölfeldern) spart $>20 \%$ an Arbeitskosten. |
Zertifizierungskompatibilität | Unterstützt LTE Cat4-12, einfach in bestehende Zertifizierungen zu integrieren | Unterstützt SA/NSA, erfordert zusätzliche Millimeterwellen-/Sub-6-GHz-Prüfungen | Beide erfordern EMV/IP, aber 5G benötigt Verifizierung für höhere Spektren im Automobil-/Bahnverkehr. |
Begründung der Notwendigkeit von 5G: Szenarien mit hohen Echtzeitdatenmengen, wie z. B. Edge Computing im Bahnverkehr (4G-Überlastung, 5G-Null-Latenz) oder die Reaktion auf Stromnetzausfälle (Mikrosekunden-Ebene zur Vermeidung von Blackouts). Bis 2025 wird erwartet, dass der 5G-Markt den 4G-Markt um das Dreifache übersteigt, insbesondere in Automobil-/EMV-Szenarien.
Fazit: Zertifizierung treibt Innovation voran, 5G beschleunigt die Transformation
Das erweiterte Zertifizierungssystem, das von EMV und Sicherheit bis hin zu Branchenstandards alles abdeckt, gewährleistet einen umfassenden Schutz für Industrierouter in allen Szenarien. Das Zertifizierungsverfahren legt Wert auf die frühzeitige Vorbereitung, um die Dauer zu verkürzen. Bei der Auswahl von Geräten sollten Unternehmen ihren Bedarf einschätzen und die Zertifizierung in die Wege leiten – allgemeine Zertifizierungen sind die Grundlage, branchenspezifische Zertifizierungen dienen der Vertiefung und regionale Zertifizierungen dem Export. In Zukunft wird die KI-adaptive Zertifizierung die Führung übernehmen.
