Wi-Fi sítě jsou nyní všudypřítomné a lidé si zvykli využívat jejich pohodlí v téměř jakýchkoli aplikacích. I mnoho systémových návrhářů se rozhodlo přesunout své průmyslové aplikace z kabelového ethernetu na bezdrátové Wi-Fi. Výhod mluvících pro přechod na bezdrátové připojení je mnoho. Bezdrátová síť umožňuje připojení klientských zařízení nacházejících se v těžko dostupných místech a šetří náklady na instalaci a kabeláž ve vzdálených lokalitách. Fakt, že nebude potřeba předělávat síťovou infrastrukturu při stěhování strojů v rámci výrobní linky je další výhodou. A konečně, je snadné rozšířit linku o další nutná zařízení. Existuje mnoho různých Wi-Fi technologií, které lze použít v průmyslových aplikacích. Ať už se jedná o existující aplikaci nebo nový návrh, musí vzít návrháři v úvahu požadavky aplikace, aby učinili správná rozhodnutí, pokud jde o technologie, které použijí. Pro rozhodování o přechodu z pevné infrastruktury na bezdrátovou infrastrukturu jsme tento měsíc vybrali čtyři hlavní rady (odkaz na další tipy je na konci článku), které vám pomohou s úspěšným návrhem bezdrátové sítě.

Rada 1: Zjistěte si požadavky aplikace na datovou propustnost

Znalost rychlosti přenosu dat, které bude klientské zařízení v aplikaci přijímat a odesílat je pro plánování sítě rozhodující. Tyto informace budou použity k rozhodnutí, která Wi-Fi technologie se použije a kolik přístupových bodů bude potřeba k dosažení požadované datové propustnosti. Ve Wi-Fi systému je reálná datová propustnost asi 50 až 60 procent z celkové šířky pásma vybrané Wi-Fi technologie. Je to dáno vysokou režii řízení a správy Wi-Fi systémů. Pokud vaše aplikace potřebuje vyšší datovou propustnost než je dostupná, nebude fungovat.

Rada 2: Jak přizpůsobit síť požadavkům na propustnost

Znalost požadavků klientské aplikace na datovou propustnost je rozhodující pro plánování, kolik přístupových bodů je potřeba nainstalovat. Fakt, že si zvolíte standard 802.11n podporující šířku pásma až 300 Mbps ještě neznamená, že každý signál z každého přístupového bodu se bude vysílat rychlostí 300 Mbps. Pokud je klient od přístupového bodu více vzdálený, bude jeho signál slabší a bude se blížit k úrovni šumu. Rozdíl mezi úrovní signálu a šumu se označuje veličinou Signal to Noise Ratio. Velký odstup užitečného signálu od šumu znamená, že lze u rádia použít výkonnější modulační a kódovací schéma. Pokud odstup signálu od šumu klesá, musí rádia přejít na nižší modulační a kódovací schéma, aby se vypořádaly s rušením ve frekvenčním kanálu. To se nazývá dynamickým přepínáním rychlostí. To znamená, že klient dosahuje nižší datové propustnosti při komunikaci s přístupovým bodem. Pokud vaše aplikace požaduje vyšší datovou propustnost, musíte vytvořit bezdrátovou síť s větším počtem přístupových bodů a ty pak mohou být vždy blíž ke klientovi. Tím bude zajištěno, že bezdrátový spoj bude schopen udržet vyšší rychlost přenosu dat.

Datová propustnost (Mbps) se snižuje pokud se klient vzdaluje od přístupového bodu

Rada 3: Zjistěte si, kolik klientů bude přistupovat k Wi-Fi síti

Tato rada jde ruku v ruce s požadavky aplikace na datovou propustnost probíranými v předchozí kapitole. Wi-Fi síť funguje podobným způsobem jako ethernetové rozbočovače (huby). To znamená, že Wi-Fi používá jedinou kolizní zónu pro všechna zařízení připojená k Wi-Fi síti. To znamená, že v jeden okamžik může vysílat jen jedno zařízení a všechna ostatní zařízení musí čekat, dokud se síť nedostane do klidového stavu pro další přenos. Při pokusu o přenos dat mezi více zařízeními současně existuje velká pravděpodobnost, že dojde ke kolizím. To způsobí zpoždění (latenci) sítě. Pokud plánujete připojit do průmyslové bezdrátové sítě větší počet zařízení, pak se doporučuje zapojit i větší počet přístupových bodů, aby různí klienti mohli používat různé přístupové body a tím se snížil počet kolizí v bezdrátové síti. V běžných bezdrátových sítích se nedoporučuje mít více než 20 až 25 klientů sdílejících přenosové pásmo jediného přístupového bodu.

Další přístupové body zvyšují celkovou datovou propustnost sítě

Rada 4: Správné rozdělení kanálů

Používáte-li více než jeden přístupový bod, nebo pokud existují jiné přístupové body ve stejné oblasti, je důležité identifikovat kanály, které budou používat všechny sousední přístupové body. Přitom je důležité, aby se zabránilo použití stejného kanálu jako u sousedního přístupového bodu. V pásmu 2,4 GHz existují pouze tři nepřekrývající se kanály. Jedná se o kanály 1, 6 a 11. Pokud je to možné, ujistěte se, že jsou přístupové body nastaveny na tyto kanály. Tím se minimalizuje rušení známé jako rušení ve společném kanálu (co-channel interference). Při použití pásna 5 GHz se jednotlivé kanály nepřekrývají za předpokladu, že používáte šířku kanálu 20 MHz. Tento režim se označuje jako HT20. Pokud přístupový bod používá standard 802.11n se sloučenými kanály na šířku 40 MHz (označovaný jako HT40), pak je vhodné rozložit kanály u blízkých přístupových bodů na odstup dvou kanálů, aby se zabránilo překrývání.

Použitím kanálů 1, 6, a 11 předejdete překrývání frekvenčního pásma ve 2,4 GHz spektru

Žádné překrytí kanálů s šířkou 20 MHz ve spektru 5 GHz. Při použití sloučených kanálů na šířku 40 MHz vynechávejte jeden kanál.

Kromě pohodlí mobilního připojení patří k výhodám bezdrátové komunikace rovněž nižší náklady a rychlejší nasazení. Výběr vhodné bezdrátové technologie pro konkrétní aplikaci je jen prvním krokem k bezdrátové konektivitě. Budování spolehlivé bezdrátové sítě s optimalizovaným výkonem vyžaduje také správnou kombinaci antén, RF kabelů a konektorů. Pro další užitečné rady k plánování bezdrátových sítí si stáhněte zde technickou studii.

Moxa nabízí také průvodce bezdrátovými sítěmi, který poskytuje základní znalosti o bezdrátových sítích a základní rady pro budování spolehlivých bezdrátových sítí s optimalizovanou funkčností. Informace o tom, jak získat průvodce bezdrátovými sítěmi najdete zde.