Rozwiązania bezprzewodowe i ich zastosowania w przemyśle

Moxa AeroMag

Jest to funkcja mająca na celu uprościć konfigurację i zarządzanie siecią bezprzewodową poprzez zautomatyzowanie niektórych procesów jej konfiguracji sieci. W dużym uproszczeniu można napisać, że dzięki niej sam proces konfiguracji wielu urządzeń typu Access Point oraz Client przebiega o wiele sprawniej, podobnie jak sama późniejsza rozbudowa sieci o kolejne urządzenia bezprzewodowe.

W pierwszym kroku spośród wszystkich urządzeń AP zostaje wybrane jedno, pełniące funkcję tzw. Master Access Point. Następnie wszystkie urządzenia skanują sieć bezprzewodową w poszukiwaniu innych sprzętów pracujących m.in. na tych samych kanałach i wysyłają tę informację do AP Mastera. Kolejnym krokiem jest wybranie przez AP Mastera najlepszej konfiguracji (oraz kanału) dla poszczególnych AP w sieci oraz wysłanie tej konfiguracji do poszczególnych urządzeń. Na koniec następuje automatyczne podłączenie urządzeń Wi-Fi Client do infrastruktury bezprzewodowej.

Po zakończeniu automatycznej konfiguracji administrator może "zamknąć" sieć bezprzewodową, zabezpieczając ją przed modyfikacjami (nie będzie można np. dołączać nowych AP do infrastruktury). Jeżeli zajdzie konieczność modyfikacji, trzeba będzie zacząć od "otworzenia" sieci dla potrzeb konfiguracji. AeroMag umożliwia również w przyszłości np. szybką podmianę jednego urządzenia na inne, bez potrzeby żmudnej konfiguracji wszystkich parametrów z osobna.

 

Rys. 1 Wybór Master Access Pointa jako pierwszy krok przy konfiguracji z wykorzystaniem funkcji AeroMag

 

Rys. 2 Kolejny etap automatycznej konfiguracji z wykorzystaniem funkcji AeroMag – każdy Access Point wysyła informacje m.in. o obecnych sieciach bezprzewodowych i o tym, czy kanały w jego lokalizacji są zajęte

Moxa AeroLink

 

Rys. 3 AeroMag – po analizie nadesłanych informacji z każdego urządzenia Slave AP do Master AP następuje analiza i wysłanie najlepszej konfiguracji do każdego AP. Kolejnym krokiem jest automatyczne dołączenie widocznych urządzeń Wi-Fi Client (z aktywną funkcją AeroMag)

To kolejna funkcja znacznie poprawiająca bezawaryjność pracy sieci bezprzewodowych opartych na standardzie Wi-Fi. AeroLink pozwala utrzymywać zapasowy kanał łączności bezprzewodowej w ciągłej gotowości na wypadek pogorszenia czy zaniku sygnału na podstawowym kanale komunikacyjnym. Zasadę działania przedstawiają rysunki 4 i 5. W przypadku wystąpienia zakłóceń dochodzi do błyskawicznego przełączenia na zapasowy kanał (węzeł). Gdy zakłócenia ustąpią na tyle, że możliwy staje się powrót na podstawową ścieżkę komunikacyjną, następuje przełączenie.

Turbo roaming

Urządzenia bezprzewodowe pracujące w trybie Client wyposażono tu w funkcję pracy z możliwością błyskawicznego przełączenia na najlepszy dostępny w danym momencie Access Point. Wi-Fi Client podejmuje decyzję o przełączeniu na podstawie aktualnej mocy sygnału i na z góry zdefiniowanych kanałach. Skanowanie w poszukiwaniu najlepszego AP-ka odbywa się właśnie na tych kanałach. Dzięki funkcji Turbo Roaming można uzyskać czas przełączania na poziomie 300 ms przy zabezpieczeniach WPA2 oraz skanowaniu dowolnych dwóch kanałów.

 

Rys. 4 Praca połączenia AeroLink na łączu podstawowym (brak zakłóceń w sieci)

 

Rys. 5 Praca połączenia AeroLink w momencie wystąpienia zakłóceń na kanale podstawowym lub w chwili wystąpienia awarii

Roaming z wykorzystaniem dodatkowego kontrolera

Jeśli czas przełączania z wykorzystaniem funkcji Turbo Roaming jest niewystarczający, można sięgnąć po rozwiązanie wykorzystujące specjalny kontroler sieci Wi-Fi. Zapewnia on m.in. jeszcze krótszy czas przełączenia pomiędzy kolejnymi punktami dostępowymi w infrastrukturze bezprzewodowej. Na bieżąco przesyła informację o sile poszczególnych sygnałów, dzięki czemu czas przełączenia się urządzenia typu Client z jednego Access Pointa do kolejnego trwa nie dłużej niż 50 ms (i to wliczając pracę z zabezpieczeniami WPA2). Jeden kontroler może obsługiwać jednocześnie do 250 Access Pointów.

Takie rozwiązanie jest wykorzystywane m.in. w transporcie szynowym naziemnym bądź podziemnym (np. kopalnie, linie kolejowe), gdzie nie można sobie pozwolić na zwłokę związaną z przełączaniem się pomiędzy kolejnymi punktami dostępowymi.

 

Rys. 6 Przykład wykorzystania funkcji szybkiego roamingu opartego na dodatkowym kontrolerze (WAC-2004) w instalacji łączności pomiędzy infrastrukturą przytorową a pojazdem

Podsumowanie

Choć może się wydawać, że urządzenia przemysłowe Wi-Fi oferują podobne rozwiązania, co znane nam wersje biurowe, jednak są one wyposażone w specyficzne technologie podnoszące bezpieczeństwo i bezawaryjność pracy. Nie bez znaczenia pozostają też odpowiednie wykonanie (mocna, metalowa obudowa, często o stopniu ochrony IP68) oraz długa gwarancja, połączona ze wsparciem technicznym.

Elmark Automatyka
www.elmark.com.pl