La red inalámbrica capta la atención de mucha gente en estos días. Su impacto está creciendo y se extienden a partir de su enfoque inicial en las aplicaciones de red de oficinas en un anfitrión de otras áreas. En el espacio de las comunicaciones de datos industriales en redes inalámbricas de área local ( WLAN) están atrayendo la atención de una manera similar que con conexión de cable Ethernet LAN hizo, aunque de forma más rápida . Una vez que la tecnología Ethernet se convirtió en lugar común, fiable y asequible , el mercado industrial empezó a mirarlo con mayor seriedad , teniendo en cuenta la forma en que podría reunirse el único y estricto cumplimiento de requisitos de aplicaciones industriales.
Por supuesto, los sistemas propietarios inalámbrico ( punto a punto y en red) han estado alrededor por un tiempo, pero su coste, la falta de normalización y las limitaciones de rendimiento han sido un impedimento para su rango de aplicación. Como proporción del costo de rendimiento / de la IEEE 802.11 inalámbrica ( o Wi-Fi ) ha mejorado , los fabricantes y los usuarios han empezado a desarrollar productos y sistemas específicamente para aplicaciones industriales.
Ahora los usuarios están buscando soluciones para redes WLAN a una gama más amplia de necesidades. Barato , fiable redes inalámbricas permiten a los usuarios industriales para mejorar la recopilación de datos, interfaces hombre- máquina ( HMI) y sistema de control basado en web , programación y gestión . La capacidad de implementar nuevos proyectos sin el tiempo y el costo de colocar cables es una propuesta irresistible . departamentos de mantenimiento puede ver fácilmente el valor en el suministro de acceso móvil para la actualización , la nueva programación y volver a calibrar los equipos en una red inalámbrica .
Conceptos básicos del estándar IEEE 802.11
IEEE 802.11 es un conjunto de normas ( por primera vez en 1997) que define cómo se pueden comunicar varios dispositivos en una red inalámbrica . La norma se ha convertido en un conjunto de varias normas con sufijos alfabéticos que ( cuando escribo esto ) se extienden desde la A a la v. La norma define las características físicas y las capas de enlace de datos solamente. Como parte de la familia de normas IEEE , no es de extrañar que las redes WLAN 802.11 se conecta fácilmente a 802,3 ( Ethernet) LAN . Superior protocolos LAN capa, sistemas operativos de red y protocolos de interconexión como TCP / IP se integran perfectamente .
Bajo el estándar IEEE 802.11 puede haber dos tipos diferentes de dispositivos en la red : estaciones y puntos de acceso. Para las redes inalámbricas de oficinas de una estación suele ser un PC de sobremesa equipado con una tarjeta de interfaz de red inalámbrica ( NIC) o un ordenador portátil con construido en Wi- Fi o una tarjeta PCMCIA Wi -Fi agregó . Para aplicaciones industriales de la gama de posibilidades es amplio. Por ejemplo, una estación podría ser una red Wi -Fi PDA ( asistente personal digital ), utilizado como un HMI. Otra posibilidad es un servidor inalámbrico 802,11 serie conectado directamente a un controlador lógico programable ( PLC) , HMI , u otro dispositivo de otro campo.
Un punto de acceso 802.11 es una radio con una interfaz que permite la conexión a una LAN cableada. Los puntos de acceso de ejecución de transición de software (especificado por 802.11d ) para facilitar la conexión de inalámbrico a la red cableada. El punto de acceso se convierte en la estación base para la WLAN . Se agrega el acceso a la red cableada para múltiples estaciones inalámbricas . Un punto de acceso podría ser un dispositivo independiente o una tarjeta en un PC.
Configuraciones de red inalámbrica
El estándar 802.11 define dos modos de operación : modo infraestructura y modo ad hoc. El modo de infraestructura hace uso de uno o más puntos de acceso conectado a una LAN cableada. estaciones inalámbricas se comunican con los puntos de acceso para acceder a ellos y / o la LAN . En el conjunto de servicios básicos (BSS ) varias estaciones de comunicarse con un punto de acceso , que está conectado a una LAN cableada. En el Conjunto de Servicio Extendido ( ESS ) dos o más puntos de acceso conectan a la LAN de crear una subred.
En el modo ad hoc , también llamado Independiente Basic Service Set ( IBSS ) , puntos de acceso no se utilizan. estaciones inalámbricos se comunican directamente entre sí de un modo peer-to -peer . Este modo permite a los ordenadores individuales para establecer una red en la infraestructura inalámbrica no existe.
La especificación original de la capa física de 802.11 define una WLAN que operan en la banda ISM de 2,4 GHz, que no requiere de licencia de la FCC. Tres opciones diferentes se especifica : dos a través de radio de espectro ensanchado y una a través de infrarrojos . La opción de infrarrojos nunca ganó mucha tracción . Las opciones de radio operar a 1 Mbps y 2 Mbps con salto de frecuencia de espectro ensanchado ( FHSS ) o espectro ensanchado por secuencia directa ( DSSS) . Las dos técnicas no son interoperables y proporcionar diferentes características de rendimiento . Salto de frecuencia tiene la ventaja de proporcionar una mejor inmunidad al ruido , pero limita la gama alta velocidad de datos.
802.11b eleva el nivel del
Las redes basadas en el original 802,11 tenía la ventaja de estar basado en un estándar ampliamente aceptado, a diferencia de anteriores redes propietarias . Pero rápidamente quedó claro que los tipos de datos de 1 a 2 Mbps son insuficientes , sobre todo cuando el objetivo era a menudo para interconectarse con las redes LAN Ethernet que opera a 10 Mbps ( 10Base -T ) y más tarde de 100 Mbps ( 100Base -TX ) . El estándar 802.11b fue el primer intento para hacer frente a estas limitaciones velocidad de datos. El resultado fue una norma que , al igual que la especificación original , utiliza la banda de 2,4 GHz , pero permite obtener velocidades de datos de hasta 11 Mbps , con lo que en el mismo rango que 10BaseT.
IEEE 802.11b implementa el mismo esquema de modulación utilizada para DSSS un modo de 802,11 , pero abandonó el modo de FHSS debido a las limitaciones inherentes a velocidad de datos. Aunque FHSS proporcionan inmunidad al ruido superior a 802,11 , el nuevo estándar de modulación compensa mediante la incorporación de otras varias y sistemas de codificación que garantizan una buena inmunidad al ruido . Uno de ellos es cambio dinámico de velocidad , lo que hace que se reserva a los tipos de datos inferior para compensar los niveles de ruido más alto.
IEEE 802.11g intensifica
IEEE 802.11g da un gran paso hacia adelante sin cortar los lazos con sus hermanos. La norma especifica una WLAN que funciona en la banda de 2,4 GHz a velocidades de datos de hasta 54 Mbps, pero es compatible con el estándar anterior. Se incorpora al menos dos modos de funcionamiento , que es compatible con el 802.11b más lento y otro que funciona a la velocidad de datos superior. Los sistemas pueden incorporar 802.11by 802.11g equipo y que interactúen voluntad. Sin embargo , cuando se conecta a la misma red del equipo 802.11g funcionarán a la limitación de 11 Mbps de los equipos 802.11b. Para superar este problema y las redes separadas b g pueden ser creados y unidos entre sí a través de un router o punto de acceso ( si está equipado con las capacidades necesarias ) . Esto mantiene el tráfico más lento por separado 802.11by 802.11g WLAN permite al operar a la velocidad de datos superior.
IEEE 802.11a una alternativa
Otro miembro de la familia de 802,11 -la versión 802.11a , adopta un enfoque ligeramente diferente al operar en la banda de 5 GHz . Al igual que la banda de 2,4 GHz , 5 GHz no requiere licencia y tiene la ventaja añadida de ser menos congestionados. La velocidad de datos máxima de 802.11a es de 54 Mbps , la misma que la 802.11g. Si bien las WLAN 802.11a tienen algunas ventajas , el inconveniente es que no son directamente compatibles con las versiones B y g . Para conectar 802.11a a cualquiera de las otras redes de equipos especiales de transición debe ser utilizado .
La capa de enlace de datos 802,11
Al igual que 802,3 ( Ethernet) , la capa de enlace de datos 802,11 se compone de dos sub- capas: la lógica de control de vínculos (LLC ) sub - capa y el Media Access Control (MAC ) sub - capa. Ambos 802,3 y 802,11 utilizar el mismo LLC, especificado por 802.2, una razón por la integración de 802,11 y 802,3 redes es relativamente simple. Los 802,11 subnivel MAC es también similar pero diferente en la forma de acceso a la compañía de radio compartida. Aunque Ethernet utiliza Carrier Sense Multiple Access con Detección de Colisiones ( CSMA / CD) , 802,11 utiliza una variación llamada Carrier Sense Multiple Access con evitación de colisiones ( CSMA / CA) .
En CSMA / CA una estación que se propone transmitir " escucha " para el tráfico en la frecuencia portadora de radio y envía si está claro después de un periodo aleatorio . Si la estación receptora recibe el paquete intacto envía un acuse de recibo ( ACK ) para confirmar que el paquete ha sido recibido. Si la estación transmisora no recibe un ACK supone una colisión ocurrió y transmite de nuevo después de un periodo aleatorio .
Otro aspecto de la capa de enlace de 802,11 datos que es diferente que Ethernet es la utilización de una fragmentación del paquete y la comprobación de errores de CRC con cada paquete. Ethernet implementa estas funciones en las capas superiores , mientras que el protocolo 802.11 y utiliza fragmentos de paquetes CRC en la capa de enlace de datos. Esto permite a la WLAN para enviar paquetes más pequeños que tienen menos probabilidades de ser dañado por la interferencia , disminuyendo la necesidad de retransmisiones .
Consideraciones 802,11 Rango , Seguridad y otros
IEEE 802.11 dispositivos se comunican a través de señales de radio que debe penetrar objetos sólidos para llegar a otros nodos de la red. Estas señales se atenúan en diferentes grados dependiendo del tipo de material y su espesor. La potencia de salida del transmisor , el tipo de antena utilizada y la cantidad de atenuación a través de materiales afecta el rango utilizable. Otros factores también afectan alcance y el rendimiento general. ruido electromagnético , la cantidad de tráfico de la red , otros dispositivos de radio que operan en la misma banda de frecuencia (por ejemplo, teléfonos portátiles, etc ) y reflexiones ( múltiple ) son factores. En una red de infraestructuras en el número de puntos de acceso y su patrón de cobertura también afectar el buen funcionamiento del sistema . Normalmente un funcionamiento en interiores 802,11 dispositivo tendrá un rango de 100 pies mínimo a unos 500 metros máximo. Aire libre, algunos productos, utilizando antenas de alta ganancia puede alcanzar rangos de línea de vista de cinco kilómetros o más .
La seguridad es una preocupación significativa para los usuarios de la WLAN , y los usuarios industriales no están exentos . Ya sea que las amenazas de seguridad se originan con o sin intención , los sistemas inalámbricos son más susceptibles que los sistemas de cable . IEEE 802.11b utiliza Wired Equivalent Privacy (WEP ) de protocolo para cifrar los datos transmitidos. Diseñado para ofrecer el mismo nivel de seguridad como la de una LAN cableada , WEP opera en la física y de enlace de datos capas de la red y se ha encontrado para ser algo falta. IEEE 802.11g se los aplicó un estándar de seguridad más robusta denominada Wi- Fi Protected Access ( WPA) , un plan diseñado para mejorar las limitaciones de WEP . Tiene mejores algoritmos de cifrado y utiliza una técnica llamada de autenticación. WPA se considera una norma provisional . estándar IEEE 802.11i (que fue aprobado recientemente) incorpora WPA , así como otros elementos de seguridad . Se espera para sustituir a WPA.
Aplicaciones Industriales Desafío WLAN
La aplicación de las WLAN para aplicaciones industriales desafíos presenta añadido en comparación con el hogar o las aplicaciones empresariales. ambientes industriales generalmente producen cantidades significativas de ruido eléctrico. Los variadores de frecuencia, sistemas competidores de radio, el radar y las fuentes de microondas y soldadores son algunos ejemplos de las fuentes de ruido industrial . atenuación de la señal y reflexiones también puede comprometer la cobertura de la señal en edificios industriales y lugares de trabajo . niveles de potencia de transmisión , la sensibilidad del receptor y la colocación del punto de acceso es crítico. La fiabilidad de los componentes individuales y el sistema global puede afectar a la seguridad de plantas , la seguridad y los costes de inactividad . Los usuarios industriales la demanda garantías de rendimiento. Estas garantías se extienden a las características del sistema como la latencia de datos y los niveles de corrupción .
En respuesta , muchos fabricantes están comercializando equipos diseñados para hacer frente a estos desafíos. Por ejemplo , las estaciones y puntos de acceso dirigidos al mercado industrial de aplicar mayores niveles de potencia del transmisor . Industrialmente se centró cada vez más equipos ofrece carcasas impermeables , industrial opciones de montaje y conectores y otras características . Los fabricantes suelen incluir software para realizar encuestas de RF situ para evaluar la coherencia y fiabilidad de la cobertura vegetal. Algunos puntos de acceso incluyen software de administración remota.
La lista de 802,11 módems , servidores de serie, repetidores , puntos de acceso y otro equipo crece día a día . Calidad y robustez sigue mejorando. Al mismo tiempo, el estándar 802.11 sigue evolucionando al mismo tiempo que mantiene la compatibilidad . fabricantes de equipos industriales, y los usuarios están adoptando las redes inalámbricas en el concepto y la práctica, y encontrar el éxito en el proceso. IEEE 802.11 WLAN compatible son una parte clave de esa tendencia.
http://bb-elec.com/tech_articles/80211_for_industrial_applications.asp
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