Niezawodność transmisji

NIEZAWODNOŚĆ TRANSMISJI

Kolejną kwestią jest zagwarantowanie odpowiedniego obszaru pokrycia sieci i możliwie niezawodnych połączeń w obrębie tego terenu. Optymalną liczbę punktów dostępowych oraz ich rozmieszczenie najlepiej wyznaczać na podstawie badań w terenie. Polegają one na pomiarach oraz analizie sygnałów w sieci Wi-Fi w rzeczywistych warunkach. W przypadku aplikacji przemysłowych testy takie są decydujące dla zapewnienia odpowiednich parametrów transmisji.

W sieciach takich, w przeciwieństwie do domowych lub biurowych, zazwyczaj niedopuszczalne jest przerwanie połączenia lub nieprzewidziane zmiany jego parametrów. Dlatego też na wstępie przewidzieć trzeba m.in. jak różne budowle i materiały konstrukcyjne wpływają na jakość transmisji (patrz tabela), a następnie przeprowadzić odpowiednie testy w terenie, sprawdzając wpływ potencjalnych źródeł zaburzeń transmisji.

Globalny rynek przemysłowych sieci bezprzewodowych – perspektywy

Firma VDC Research przedstawiła w 2008 roku raport dotyczący infrastruktury w zakresie sieci kablowych oraz bezprzewodowych. Zgodnie z wynikami opracowania globalny rynek przemysłowych sieci przewodowych może w najbliższych latach wrosnąć z poziomu 1,87 mld dolarów w 2007 roku do 5,6 mld dolarów w 2012 roku (średnie roczne tempo rozwoju – CAGR – wyniesie 24,6%). Wyniki analizy zawierają również bardzo pozytywną prognozę dla rynku sieci bezprzewodowych. Wartość tego sektora może wzrosnąć z 299 mln dolarów w 2007 roku do prawie miliarda dolarów za 3 lata.

Wśród głównych przyczyn takiego wzrostu wymienia się nie tylko powszechnie znane zalety komunikacji bezprzewodowej, ale również zwiększanie się świadomości użytkowników w zakresie wdrażania tej technologii. Nie bez znaczenia pozostaje też zwiększenie zaufania w zakresie niezawodności i bezpieczeństwa transmisji w sieciach bezprzewodowych. Jednocześnie prognozowany jest spadek średnich cen sprzedaży komponentów sieciowych, co z pewnością także wpłynie na popularyzację tej metody komunikacji.

W przeciwieństwie do rynku domowych sieci bezprzewodowych, sektor sieci przemysłowych najszybciej rozwija się w USA. Znacznie wolniej technologia ta przyjmuje się w Europie oraz na Środkowym Wschodzie i w Afryce. Analitycy upatrują przyczynę tego stanu rzeczy w kryzysie gospodarczym, który rozpoczął się w USA. W związku z tym to właśnie firmy w tym regionie znalazły się nagle pod olbrzymią presją ograniczania kosztów i zwiększania wydajności. Wdrożenie sieci bezprzewodowych okazało się jednym z częściej wybieranych sposób na redukcję zbędnych kosztów.

Podobny wzrost zainteresowania łącznością bezprzewodową w przemyśle wkrótce, zdaniem analityków z VDC Re search Group, będzie można zaobserwować w regionie Azji i Pacyfiku. Mimo to rynek amerykański pozostanie największym i sytuacja taka utrzyma się prawdopodobnie przez kilka najbliższych lat.


Tabela. Prognozy rozwoju rynku infrastruktury przemysłowych sieci bezprzewodowych (dane w mln dolarów, źródło:VDC, prognoza z 2008 roku)
Region	2007	2012	CAGR
Ameryka	179,5	530,4	24,2%
EMEA	80,5	239,4	24,4%
Azja-Pacyfik	39,3	158,3	32,1%
Całkowity	299,3	928,1	25,4%

W zależności od tego, czy dane urządzenie pracujące w trybie infrastruktury będzie mobilne, rozważyć należy przełączanie od jednego do drugiego punktu dostępowego, czyli tzw. roaming. Aplikacje przemysłowe często wymagają większej kontroli tej operacji niż w "zwykłych" sieciach Wi-Fi. Czasem konieczne jest utrzymanie połączenia z danym punktem dostępowym tak długo, jak długo poziom sygnału mieści się w dopuszczalnym zakresie.


Na rynku polskim produkty do tworzenia bezprzewodowych sieci przemysłowych znaleźć można u dystrybutorów specjalizujących się w tego typu urządzeniach oraz u kompleksowych dostawców automatyki, jak np. w firmie Siemens. Przykładowe produkty to: Advantech EKI-1352 Serwer dwóch portów szeregowych RS-232/422/485 Obsługiwane protokoły: 802.11 b, g Multi-access – jednoczesny dostęp do 5 hostów do jednego portu COM Moxa AWK-3121 Urządzenie do tworzenia sieci bezprzewodowych pracujące jako Access Point, AP Client, Bridge Obsługiwane protokoły: 802.11 a, b, g Zakres temperatury pracy od 0 do 60ºC (w wersji rozszerzonej – od –40 do 75ºC) Zasilanie: redundantne wejście zasilania (24V_DC)lub PoE Phoenix Contact FL WLAN 24 DAP 802-11 Podwójny punkt dostępowy Obsługiwane protokoły: 802.11 a, b, g Ochrona danych: WPA2, WPA-PSK, RADIUS, WEP, TKIP, AES Siemens Scalance W-780 Punkt dostępowy obsługujący protokoły: 802.11 b, g Odporność na temperatury od –20 do 60ºC Zasilanie w standardzie PoE Ochrona danych – m.in.: WPA, AES Zgodność z ATEX Westermo RM-240 Bridge / Router, Access Point / Client / WDS Zakres temperatur pracy od –35ºC do 65ºC RS-232/485, 10/100 BaseT RJ45 Zabezpieczenia: AES i WEP Konfiguracja poprzez przeglądarkę WWW

Jeżeli jednak ostatecznie okaże się, że mimo starań w otoczeniu urządzenia występują czynniki utrudniające odbiór sygnału o odpowiedniej jakości rozwiązaniem może być użycie dwóch lub więcej anten urządzenia odbiorczego.

Dla polepszenia parametrów transmisyjnych i w celu uniezależnienia się choć częściowo od przeszkód terenowych można stosować dodatkowe anteny zamontowane niezależnie od miejsca zainstalowania punktu dostępowego.

W standardowych aplikacjach komunikacji bezprzewodowej utrata części danych, np. w momencie chwilowej przerwy w łączności, bywa akceptowana. W przemyśle najczęściej jednak nie jest to tolerowane, m.in. ze względów bezpieczeństwa.

Jeżeli komunikacja Wi-fi będzie używana głównie jako rezerwowa metoda nawiązywania łączności, wymagania pod tym względem nie muszą być już tak ostre. W przypadku gdy specyfika aplikacji wymaga zachowania pełnej integralności danych, można zastosować odpowiednie rozwiązania pozwalające gromadzić transmitowane informacje – np. w buforze portów w bezprzewodowych serwerach portów szeregowych.

PODSUMOWANIE

W przypadku gdy priorytetem jest transfer dużych ilości danych w krótkim czasie i na względnie niewielkie odległości, użycie Wi-fi może być najlepszym wyborem sieci bezprzewodowej.

Rozwiązanie takie w porównaniu z innymi sieciami wymaga jednak większej mocy obliczeniowej, a procedury programowe zajmują więcej miejsca w pamięci. Mimo to sieci Wi-fi w przemyśle wydają się mieć przed sobą dobrą przyszłość, chociaż wybór między Wi-fi a innymi dostępnymi na rynku technologiami w ogromnym stopniu zależy od wymagań aplikacji.

Urządzenia bezprzewodowe oparte o standard IEEE802.11 zapewniają ponadto wystarczającą przepustowość do transmisji danych audio i wideo.

Zainstalowanie systemu nadzoru w taki sposób pozwala zminimalizować koszty i czas realizacji takiego zadania. Może to być monitorowanie bram wjazdowych i innych obiektów nawet wymagających dwustronnej komunikacji głosowej.

Komunikacja Wi-fi szczególnie przydatna wydaje się także w łączeniu urządzeń mobilnych np. do celów diagnostycznych lub przesyłu dużej ilości informacji pomiędzy dwoma dużymi systemami.

W wielu przypadkach najlepszym rozwiązaniem może okazać się również połączenie kilku technologii np. ZigBee na poziomie rozległej sieci czujników i reszty infrastruktury sieciowej opartej na Wi-Fi.

Jarosław Husakowski,
Monika Jaworowska, Zbigniew Piątek