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工業無線

知識講堂│基于PLCnext的WLAN 1100外部觸發漫游

  2021年09月10日  

  今天給大家帶來的是WLAN快速漫游和外部觸發漫游的介紹。上干貨之前,先做點小科普,介紹下WLAN、通信頻率和信道。

  無線局域網

  Wireless Local Area Network

  WLAN(Wireless Local Area Network,無線局域網):是利用射頻RF(Radio Frequency)的技術,使用電磁波在空中進行通信連接,使得各計算機設備通過無線通信技術互聯起來,構成可以實現數據交換的網絡體系。

  其實就是我們俗稱的“WiFi”!

  頻率和信道

  Frequency and Channel

  在WLAN中,首先我們談到的是無線通信的頻率,也就是無線進行數據交換的電磁波頻率,類似于我們聽廣播的調頻99.6MHz\105.8MHz。在IEEE 802.11n無線傳輸標準協議中,雙頻WLAN技術有2.4GHz和5GHz兩種工作頻率。為什么選了這兩個頻段呢?一個字:免費!兩個字:不花錢!其他的頻率都各有用處,電臺、雷達、手機等等無線通信產品都有其固定的工作頻率,需要申請并獲得許可,遵守一定的規定才能使用。那總要留點開放的頻率給老百姓使用么,于是乎國際電信聯盟劃分出了2.4GHz和5GHz兩個頻段免費給大家來用。所以我們常見的WLAN無線通信設備多在這兩個頻段。

  其次,頻段劃出來了,還需要進一步細分,這就是信道(Channel)的概念,信道就是在免費頻段劃出來的頻率段,比如2.4GHz頻率,從2.4---2.4835GHz,劃分出了13個信道,每個信道的寬度是22MHz。每個無線網絡可以使用不同的信道進行通信。

  最后總結,無線信道的劃分相當于修一條高速,先確定路的走向,畫一條30米寬的線,這就相當于確定頻率段。筑好地基鋪好路面,可以通車了么?不行!就是一個白板路面的話,車子可以隨意在上面開,貌似自由,實則會發生很多事故,所以我們要在路面上畫白線,進行車道分割,相當于信道的劃分,車子按道行駛,可以大大提高通行效率。

  漫游概念

  Roaming Concept

  在無線網絡覆蓋的范圍內,終端用戶往往是在移動的。但由于單個AP覆蓋范圍是有限的,終端用戶在移動過程中,往往會出現從一個AP覆蓋范圍跨越到另一個AP覆蓋范圍的情況,這里就需要用到了無線漫游的技術。(PS:終于提到我們的主角了(≧▽≦))

  無線漫游就是指無線終端在移動到兩個AP覆蓋范圍的重疊區域(即漫游區域)時,終端與AP2建立聯接并與AP1斷開聯接,且在此過程中保持不間斷的網絡連接。

  漫游條件

  Roaming Condition

  講完什么是漫游,漫游這么給力,我們再來講講發生漫游的條件:

  條件1、SSID和密碼相同

  如果把漫游當作是看一場電影,SSID就像是電影的場次,密碼可以看作是電影票,只有SSID和密碼對應上,拿著正確的電影票到正確的場次,才可以看電影。

  條件2、無線網絡間有重疊區域

  在同一個工廠里面劃分不同的工作區域,只有區域與區域之間有重疊,才可以從一個區域漫游到另一個區域,當終端在重疊區域的時候,才能隨時比較AP間的信號強弱,有選擇性地進行漫游。

  條件3、終端有移動

  由于終端幾乎都支持漫游,終端的移動代表著背景中多個AP的信號強度變化,此時終端才能根據算法選擇最優的AP,與原AP斷開連接,與新AP建立連接,此時就會發生漫游。

  漫游的概念和漫游的條件我們都知道了,接下來我們了解快速漫游的過程。

  快速漫游

  Fast Roaming

  為了能夠對設備實現實時的數字化控制及監測,對工業無線提出了快速漫游的要求。菲尼克斯電氣不斷地改進無線漫游技術并實現了重大突破,采用了菲尼克斯電氣的快速漫游技術之后,漫游時間為50毫秒。PS:哇,Σ(?Д?)好厲害!!

  快速漫游工作流程:

  1. 與AP1 正常通信;

  2. 當信號低到一定閾值時,決定去尋找一個信號更好的 AP2,開啟背景掃描;

  3. 開始掃描信號更好的 AP2,信道掃描;

  4. AP2比AP1的信號強度高到一定閾值,決定漫游至另外的 AP2,切換信道;

  5. 身份驗證;

  6. 連接確認;

  7. 4次握手;

  8. 與AP2建立安全通信,完成漫游。

  外部觸發漫游

  External Trigger Roaming

  重點來了,敲黑板,duang,duang,duang!!!

  外部觸發漫游,是指利用外部信號強制客戶端從AP1漫游至AP2。咦,了解了快速漫游技術,發現這已經很優秀了好吧,我們用這個技術就好了,為什么舍近求遠,要采用外部觸發漫游呢?

  倒霉就倒霉在這個“閾值”上了,在一些特殊工況下,AP1和AP2重疊區域比較大,即使AP1的信號已經很低了,但兩個AP的信號強度差值達不到切換的閾值,終端仍然固執的連在信號較差的AP1上,對AP2拋來的媚眼視若無睹,這時候無線的連接就不那么穩固了。就要用到外部觸發漫游了,可以在PLC程序中設定好漫游的觸發條件,讓無線漫游更加精準及時,無線連接更加穩定可靠。

  如何實現外部觸發漫游呢?

  一是通過PLCnext中的程序編寫實現,主要需要兩個參數,一是需要進行漫游設備的IP地址(strIP),二是漫游切換到指定AP的MAC地址(strAPMac)。滿足條件進行使能信號的觸發就可以了。

  二是通過PC機或PLC的http-CLI命令,采用TCP/IP 的SOCKET 通信方式,可輕松配置或控制WLAN 1100的運行時。因此僅需一條命令即可快速輕松地配置多個WLAN 1100模塊,靈活滿足大量需求。

  注意:TCP/IP命令格式最后要加兩個空行,才表示一個完整的http請求,第一個空行用來標識head和body之間的分隔,第二個空行表明body為空。

  此外,還可以通過PLCnext控制器自動執行網絡管理任務,例如將新的一次性WLAN密碼分配給所有聯線的WLAN用戶。這樣可以避免使用共享的靜態WLAN密碼帶來的安全風險。

  應用案例

  Applications

  隨著AGV、自動叉車、穿梭車等移動設備越來越小型化,對數字化程度的要求卻越來越高,菲尼克斯電氣推出了WLAN1100/2100無線通信解決方案,強大的WLAN 5110和緊湊型WLAN 1100再加上PLCnext控制器是機械環境中無線通信的完美組合。

  這個解決方案繼承了WLAN5100解決方案的優良特性,無線通信快速、穩定、可靠,支持快速漫游,支持 PROFINET 和EtherNet/IP 等工業以太網協議。為客戶的現場應用提供了更多的選擇!

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