构建工业无线化基础设施

无线化最近经常被提及，抛开这些议论，无线化其实是一项为了确保安全性，冗余性，可用性和可扩展性的工业无线化的一项工程。构建工业无线化的关键因素有哪些呢？本文将着眼于设计中需要考虑的重点问题。 无线传感器到现在为止已经被应用了几个年头了。数以千计的无线传感器已经成功的应用于许多具有挑战性的场合。这些无线传感器网络不仅节约了减少布线的花费，而且增强了这些应用领域的能力，已经开始对有线世界发出挑战。无线化基础设施是工业无线化的推动者。这并不仅仅因为节约开支，因为在某些案例中，无线设备的计划安装是需要额外费用的。而是因为倘若设计很好的话，从线的束缚中解放出来可以产生很多重大的机遇。 从传感器网络到结构化 工业无线化的起点最简单莫过于反馈给有线输入输出的数字或模拟无线中继器。另外一个极端的例子就是通过以太网把许多点链接起来，诊断信息被送往中心控制系统。 第一个无线简单应用的例子在有些情况下只需要一个低级的无线接收器和无线设备。这些设备可以在本地设置，而不需要电脑。简单的接收器可以产生数字或是模拟的输出，这些输出可以直接传送到监控或是控制系统。 在这种典型的系统中，基本没有应用什么基础设施。如果一旦涉及到操作频率和无线协议，就要作出考虑了。这种应用安全性有限，扩展性有一定的局限性，这个限制是由低级无线接收器的能力决定的。低级接收器很少或从不提供冗余性和诊断信息。但对于一些应用来说这已经足够了，并且已经在很多设备的很多应用上成功的实现。 传感器网络已经扩展到有限冗余和范围扩展，但是那有显著的折中和安装考虑。把无线化推进到下一个水平所需要的就不仅是传感器网络这么简单了。远远超过简单应用的实施无线化的考虑必须在全面从事无线基础设备之初就开始。 在设计工业无线化基础设备时候的一些关键因素 最终无线设备可以访问有线世界，为无线设备在方法和能力上提供了广阔的空间。在设计工业无线设备时需要遵循以下三个因素： 可量测性 可靠性 安全性 可量测性 因为有线工业设备的设计支持很多不同的应用，所以无线设备亦应如此。无线设备和前者一样，远远超过了传感器网络，设计必须满足快速变化的无线范围。它必须足够健壮来支持数目不断增加的应用和标准。 工业无线化的可量测性主要由无线化设备的设计方法决定的。在无线世界里，我们必须面对频率，带宽等问题，而在有线世界中，是没有这些因素的。现有的无线开发与新的解决方案准入能力联合存在是需要重点关注的。 为了实现以上这些要求，就需要一个结合频率、带宽和协议在一起的结构。基础设备必须包括很多无线电接收装置，很多的准入情况假定以提供很大的适应性。高速，高带宽的无线高速链路对于满足这种要求至关重要。 设计必须是一个开放式的系统，允许连接到工厂任何其它系统中，用原有的协议进行传输。它还必须为一些无线或有线的设备及其所支持的应用提供无线遥控准入。 因此，一个基本的无线设备应包括传感器接收器，无线以太网和远程的有线以太网，当然，Wi－Fi接入点是所有工业无线基础设施的一部分。 一个强健的无线基础设施应该提供可伸缩性的带宽，而不仅仅局限于本地的使用，要考虑到带宽最优化利用。允许使用大量无线设备的基础设施的各个组成部分必须要出色的完成这些要求，而且还要考虑到将来的无线技术和准则的发展。 可靠性 影响可靠性的因素很多，比如现存设备，冗余性，可用性。而今变的越来越普遍的问题是急需被解决的原无线设施的遗留物。这些外在的资源很可能产生干扰，或有时需要其与新设施并存。一个基础的无线设施必须支持共存，而且要对频谱进行最好的利用。处理这些要通过访问站点来确认哪部分频谱正在被利用，哪部分是可用的，或是为了站点将来的更广泛的应用，对实施的硬件进行配置以保证其可靠性。 为了保证可靠性工业无线设施必须确保冗余性。它必须在不降低使用性能的情况下来处理许多硬件失败问题。这最好通过确认冗余路径来完成，形成所谓的网络。这个通讯网络必须确保传感器和系统通讯有很多路径向有线世界传递信息。最可靠的设计是确保传感器至少在两条路径上平行通讯。如果这两条同路均被阻止，还要保证对通讯没有影响。 一个强健的设计还要应用具有动力的网络结构来保证快速网络更新时的可用性和无线系统扩展时没有明显的信息丢失。传感器层上的动力管理也十分重要。明确的能源消耗和蓄电池程度提醒可以保证传感其数据的较长寿命和计划性的可用性。设计还应确保传感器传输在高速信息通路上以确定的带宽传送而没有衰减，还要保证设施可以支持越来越多的应用。 安全性 安全性对于一个无线基础设施来说时非常重要的。安全性是从网关到有线设施到传感器的安全运行。所有的无线设施都应该允许执行最新的网络安全工作，这些新的任务会涉及到保护更新，资源确认，抵制服务攻击，安全钥匙的开发和管理。高度的安全性应该通过使用高级的安全算法拓展到传感器层。 总结 这篇文章主要涉及了构建工业无线设施的几个关键方面。特别提醒的是设计时要做到以下几点。 ● 当需要时要可靠的传递数据 ● 满足所有的安全要求 ● 由少到多的处理多种类型的设备 ● 提供可预见性的动力管理 ● 确认目前和将来的网络使用情况 ● 提供点对点的安全性 最后构建一个工业无线设施的一个关键因素是协调和维护。抛开对适应工业环境的硬件选型不说，一个全面从事于从传感器层到有线界面到Wi－Fi解决方案的工业无线设备的合作者对构建无线设施是十分重要的。首要人选就是一位可以对无线设备的扩展进行评估，设计，实施，监控，和提供帮助的资深人士。 一个对未来需要毫无障碍的基础设施 目标是建立一个开放的，基于标准的，可更新的工业网络，可以降低风险和维护费用。