Co zaprogramowane roboty w halach fabrycznych mają wspólnego z pociągami bez kierowcy i systemami metra? Wyjątkowo zaawansowany stopień automatyzacji. Automatyzacja zmienia życie w niespotykanym tempie. Na przykład w branży kolejowej innowacje technologiczne przybierają formę futurystycznych propozycji, takich jak samochody i pociągi bez kierowcy. A teraz te same innowacje trafiają do innych zastosowań transportowych i hali fabrycznej.

Operatorzy systemów polegają na silnych, niezawodnych połączeniach bezprzewodowych, aby skutecznie obsługiwać sieć, która wspiera te rozwiązania i zapewniać bezpieczeństwo pasażerom i pracownikom. Przerwy w komunikacji spowodowane powolnym lub niewiarygodnym roamingiem w sytuacjach o znaczeniu krytycznym narażają każdą firmę na ryzyko finansowe i utratę reputacji.

Szybki roaming znacznie zmniejsza te zagrożenia. Dzięki długim zasięgom komunikacji i wysokim prędkościom transmisji, technologia pozwala klientom mobilnym na nieprzerwaną pracę w sieci bezprzewodowej, bezproblemowo wysyłając pakiety informacji między bazami kontrolnymi, punktami dostępowymi i urządzeniami końcowymi. Pozwala to na ciągłą łączność w pociągach i innych pojazdach, które działają w oparciu o komunikację bezprzewodową. Bez szybkiego roamingu mobilność, niezawodność i bezpieczeństwo wymagane przez systemy przemysłowe, zwłaszcza te, które działają autonomicznie, nie byłyby możliwe.

Szybki roaming umożliwia łączność bezprzewodową

Wykorzystanie sieci bezprzewodowej do rozszerzenia komunikacji w sieciach fabrycznych i transportowych zapewnia zespołom proste procesy wdrożeniowe i niższe koszty aplikacji, a ponadto:

• Ciągła łączność: zastosowania przemysłowe nie mogą bezpiecznie działać bez całodobowej komunikacji między sterownią, klientami mobilnymi i bezprzewodowymi punktami dostępowymi. Szczególnie interesującym przykładem jest komunikacja w sieciach kolejowych. Niezbędna jest niezawodna komunikacja między pociągiem, sterownią, torami, a nawet wagonami. Niezależnie od tego, jak szybka jest podróż pociągiem lub gdzie się on znajduje, zakłócenia łączności bezprzewodowej stwarzają potencjalnie szkodliwe ryzyko dla operatorów, pasażerów i samego pociągu. Jeśli pociąg nie odbierze pakietu na czas, komunikacja może być opóźniona, a pomieszczenie kontrolne może nie mieć krytycznych informacji, które musi przekazać pociągowi, aby dostosować jego prędkość tak, aby nie uderzył on innego pociągu na torze, chociaż inne środki bezpieczeństwa będą na miejscu. Szybki roaming oferuje wyższe przepustowości sieci kolejowych przy minimalnych współczynnikach strat pakietów. Mówi nam to, że zwiększone prędkości roamingu jeszcze bardziej zwiększają zasięg sieci, niemal gwarantując dostarczenie każdego pakietu (przepustowości) bez żadnych zakłóceń między urządzeniami wysyłającymi i odbierającymi.
• Silna kontrola bezpieczeństwa: we wszystkich zastosowaniach przemysłowych komunikacja bezprzewodowa zachęca do silnych środków bezpieczeństwa. Podobnie jak wysłanie listu bez zaklejonej koperty zwiększa prawdopodobieństwo narażenia zawartości na kradzież i ujawnienia danych osobowych, pakiety podróżujące przez sieci bez wysokich standardów bezpieczeństwa są podatne na techniczne słabości i wycieki informacji. Standard IEEE 802.11i określa, w jaki sposób można zabezpieczyć połączenie bezprzewodowe za pomocą ustalonych wytycznych sieci. Dzięki dobrze zabezpieczonej, szybkiej mobilnej przemysłowej sieci Wi-Fi pakiety mogą bezpiecznie podróżować przez rozszerzone zakresy komunikacyjne bez opóźnień.
• Wzmocnione standardy niezawodności: hale produkcyjne, które niegdyś były obsadzane przez napędzane przez człowieka stanowiska pracy, zwróciły się ku przyszłości napędzanej przez roboty składające się z zautomatyzowanych pojazdów prowadzących (AGV). Te pojazdy są wyspecjalizowanymi jednostkami transportowymi, które opierają się na standardach o wysokiej niezawodności i szybkich prędkościach roamingu, aby komunikować się za pośrednictwem zamontowanych punktów dostępowych oraz czujników kontrolnych i klientów w całej hali fabrycznej. Jako autonomiczne pojazdy, pojazdy AGV zależą od silnej i niezawodnej sieci do nieprzerwanej komunikacji, ryzykując zatrzymanie w działaniu, gdyby pakiet informacyjny został zakłócony lub niedostarczony. Aby zapewnić najwyższy stopień niezawodności, sieć musi mieć wystarczający zasięg, aby klient mobilny mógł przełączać się z jednego punktu dostępu do drugiego tak szybko, jak to możliwe.

Technologie dla udanego szybkiego roamingu

Aby zoptymalizować możliwości przemysłowych sieci Wi-Fi, stosuje się kilka technologii, które zazwyczaj prowadzą do wyższych prędkości roamingu, przy jednoczesnym zachowaniu dokładnego bezpieczeństwa sieci. Rozwiązanie zapewniające tylko jedno lub drugie nie byłoby wystarczające.

1. Szybki roaming z najwyższym bezpieczeństwem WiFi: mobilni klienci poruszają się w zasięgu transmisji z kilku różnych punktów dostępowych, co oznacza niezawodność łącza komunikacyjnego i dostępna przepustowość muszą być zagwarantowane przez cały czas. Szybki roaming działa w celu optymalizacji komunikacji i przepustowości poprzez automatyczne umożliwienie klientom łączenia się z punktami dostępowymi z największym sygnałem, często osiągając przerwy mniejsze niż 50 ms. Gdy klient mobilny jest w ruchu i chce zmienić swoje bieżące połączenie z innym punktem dostępu, klient uruchamia procedurę, aby wprowadzić szybkie przejście podstawowego zestawu usług (BSS) zgodnie z definicją w standardzie IEEE 802.11. Bezpieczne przejście może nastąpić tylko wtedy, gdy klient łączy się i uwierzytelnia docelowy punkt dostępu, podając poprawny klucz dla zaszyfrowanych pakietów danych. Aby konsekwentnie chronić i zapewniać szybki roaming, sieć może również przyjąć dowolną z czterech poniższych technik: Pre-Master Key Caching (PMK), wstępne uwierzytelnianie, buforowanie klucza oportunistycznego (OKC) i standard IEEE 802.11r. Techniki te są stosowane w przypadku technologii szybkiego roamingu w celu optymalizacji roamingu sieciowego przy jednoczesnym zapewnieniu stałego bezpieczeństwa.
2. Szybki roaming dzięki skróceniu czasu skanowania: gdy operator kolejowy chce wiedzieć, czy jakiś tor jest dostępny na najbliższej stacji, zwykle wysyła migotanie lub alarm, aby sprawdzić, czy miejsce jest już zajęte, czy nie. Pociąg wysyłający sygnały bezprzewodowe będzie również stosować tę samą procedurę do skanowania kanału lub częstotliwości w celu określenia, czy nadchodzący torowy punkt dostępowy jest zajęty, czy też nie, starając się uniknąć za wszelką cenę przerw w pakietach. Aktywną metodą lokalizowania dostępnych częstotliwości dostępnych punktów dostępowych są powtarzalne, szybkie skanowanie kanałów bezprzewodowych sieci lokalnych (WLAN). Jeśli punkt dostępu odpowiada na zapytanie "Kto tam?" krótkim "Ja!", klient może aktywnie i skutecznie zanotować potencjalne punkty docelowe roamingu i ich otoczenie.

Jeśli wykorzystywane są również kanały wymagające wykrywania radarowego, na przykład w trybie zewnętrznym w zakresie 5 GHz, stanowi to kolejne wyzwanie. W przypadku tych kanałów klienci nie mogą aktywnie wyszukiwać punktów dostępu wysyłając żądania sondowania ("Kto tam?"), ale muszą najpierw określić, czy kanał ma użytkownika głównego, na przykład stację radarową. 

Ponieważ to ustalenie musi zostać powtórzone i wymaga jednominutowego biernego słuchania, nie jest to opcja do szybkiego roamingu na zewnątrz. Dlatego klient jest zobowiązany do sekwencyjnego słuchania wszystkich istniejących kanałów, dopóki punkty dostępowe nie ujawnią się. Dzięki punktom dostępowym i klientom specjalnie zoptymalizowanym do szybkiego roamingu, można konfigurować czasy okresowych ogłoszeń i czasy oczekiwania. W ten sposób można ułatwić bardzo szybki roaming, szczególnie w trybie zewnętrznym w mniej zatłoczonym paśmie 5 GHz.

Chociaż powyższe technologie zostały stworzone do synchronizacji, powinny być uważane za metody optymalizacji przemysłowego WiFi, a nie jako zastępstwo standardowych środków bezpieczeństwa sieci. Wykorzystanie tych technologii zapewnia spełnienie wymagań przepustowości oraz zwiększa niezawodność i zasięg komunikacji, jednocześnie zmniejszając opóźnienia i przerwy w pakiecie. Wszystkie te korzyści powodują płynne przekazywanie informacji między urządzeniami końcowymi, zapewniając operatorom kolejowym i pasażerom stałą i niezawodną łączność.

Szybki roaming jest tutaj - jeśli go nie masz, musisz szybko to zmienić!

Szybki roaming jest bez wątpienia kluczowy dla sukcesu zastosowań w transporcie przemysłowym i produkcji. Ponieważ automatyzacja w dalszym ciągu przekształca sprzęt i ustawienia przemysłowe, szybki roaming będzie się rozwijał pod względem nawigacyjnym i operacyjnym.

Zespoły muszą zastanowić się, w jaki sposób ta technologia zmniejszy ryzyko finansowe, utratę reputacji i bezpieczeństwa oraz doprowadzi do rozwoju ich sieci. Dzięki szybkim funkcjom roamingowym zespoły będą miały know-how, dzięki któremu ich bezprzewodowe sieci przemysłowe będą mogły odnieść sukces dziś i w przyszłości.

Chcesz przeczytać więcej na ten temat? Ten raport Belden wyjaśnia, które szybkie technologie mobilne mogą zapewnić, że Twoje wymagania sieciowe są konsekwentnie spełniane: „IEEE 802.11 - Technologie szybkiego roamingu” (w języku angielskim).