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工业无线

知识讲堂│基于PLCnext的WLAN 1100外部触发漫游

  2021年09月10日  

  今天给大家带来的是WLAN快速漫游和外部触发漫游的介绍。上干货之前,先做点小科普,介绍下WLAN、通信频率和信道。

  无线局域网

  Wireless Local Area Network

  WLAN(Wireless Local Area Network,无线局域网):是利用射频RF(Radio Frequency)的技术,使用电磁波在空中进行通信连接,使得各计算机设备通过无线通信技术互联起来,构成可以实现数据交换的网络体系。

  其实就是我们俗称的“WiFi”!

  频率和信道

  Frequency and Channel

  在WLAN中,首先我们谈到的是无线通信的频率,也就是无线进行数据交换的电磁波频率,类似于我们听广播的调频99.6MHz\105.8MHz。在IEEE 802.11n无线传输标准协议中,双频WLAN技术有2.4GHz和5GHz两种工作频率。为什么选了这两个频段呢?一个字:免费!两个字:不花钱!其他的频率都各有用处,电台、雷达、手机等等无线通信产品都有其固定的工作频率,需要申请并获得许可,遵守一定的规定才能使用。那总要留点开放的频率给老百姓使用么,于是乎国际电信联盟划分出了2.4GHz和5GHz两个频段免费给大家来用。所以我们常见的WLAN无线通信设备多在这两个频段。

  其次,频段划出来了,还需要进一步细分,这就是信道(Channel)的概念,信道就是在免费频段划出来的频率段,比如2.4GHz频率,从2.4---2.4835GHz,划分出了13个信道,每个信道的宽度是22MHz。每个无线网络可以使用不同的信道进行通信。

  最后总结,无线信道的划分相当于修一条高速,先确定路的走向,画一条30米宽的线,这就相当于确定频率段。筑好地基铺好路面,可以通车了么?不行!就是一个白板路面的话,车子可以随意在上面开,貌似自由,实则会发生很多事故,所以我们要在路面上画白线,进行车道分割,相当于信道的划分,车子按道行驶,可以大大提高通行效率。

  漫游概念

  Roaming Concept

  在无线网络覆盖的范围内,终端用户往往是在移动的。但由于单个AP覆盖范围是有限的,终端用户在移动过程中,往往会出现从一个AP覆盖范围跨越到另一个AP覆盖范围的情况,这里就需要用到了无线漫游的技术。(PS:终于提到我们的主角了(≧▽≦))

  无线漫游就是指无线终端在移动到两个AP覆盖范围的重叠区域(即漫游区域)时,终端与AP2建立联接并与AP1断开联接,且在此过程中保持不间断的网络连接。

  漫游条件

  Roaming Condition

  讲完什么是漫游,漫游这么给力,我们再来讲讲发生漫游的条件:

  条件1、SSID和密码相同

  如果把漫游当作是看一场电影,SSID就像是电影的场次,密码可以看作是电影票,只有SSID和密码对应上,拿着正确的电影票到正确的场次,才可以看电影。

  条件2、无线网络间有重叠区域

  在同一个工厂里面划分不同的工作区域,只有区域与区域之间有重叠,才可以从一个区域漫游到另一个区域,当终端在重叠区域的时候,才能随时比较AP间的信号强弱,有选择性地进行漫游。

  条件3、终端有移动

  由于终端几乎都支持漫游,终端的移动代表着背景中多个AP的信号强度变化,此时终端才能根据算法选择最优的AP,与原AP断开连接,与新AP建立连接,此时就会发生漫游。

  漫游的概念和漫游的条件我们都知道了,接下来我们了解快速漫游的过程。

  快速漫游

  Fast Roaming

  为了能够对设备实现实时的数字化控制及监测,对工业无线提出了快速漫游的要求。菲尼克斯电气不断地改进无线漫游技术并实现了重大突破,采用了菲尼克斯电气的快速漫游技术之后,漫游时间为50毫秒。PS:哇,Σ(゚Д゚)好厉害!!

  快速漫游工作流程:

  1. 与AP1 正常通信;

  2. 当信号低到一定阈值时,决定去寻找一个信号更好的 AP2,开启背景扫描;

  3. 开始扫描信号更好的 AP2,信道扫描;

  4. AP2比AP1的信号强度高到一定阈值,决定漫游至另外的 AP2,切换信道;

  5. 身份验证;

  6. 连接确认;

  7. 4次握手;

  8. 与AP2建立安全通信,完成漫游。

  外部触发漫游

  External Trigger Roaming

  重点来了,敲黑板,duang,duang,duang!!!

  外部触发漫游,是指利用外部信号强制客户端从AP1漫游至AP2。咦,了解了快速漫游技术,发现这已经很优秀了好吧,我们用这个技术就好了,为什么舍近求远,要采用外部触发漫游呢?

  倒霉就倒霉在这个“阈值”上了,在一些特殊工况下,AP1和AP2重叠区域比较大,即使AP1的信号已经很低了,但两个AP的信号强度差值达不到切换的阈值,终端仍然固执的连在信号较差的AP1上,对AP2抛来的媚眼视若无睹,这时候无线的连接就不那么稳固了。就要用到外部触发漫游了,可以在PLC程序中设定好漫游的触发条件,让无线漫游更加精准及时,无线连接更加稳定可靠。

  如何实现外部触发漫游呢?

  一是通过PLCnext中的程序编写实现,主要需要两个参数,一是需要进行漫游设备的IP地址(strIP),二是漫游切换到指定AP的MAC地址(strAPMac)。满足条件进行使能信号的触发就可以了。

  二是通过PC机或PLC的http-CLI命令,采用TCP/IP 的SOCKET 通信方式,可轻松配置或控制WLAN 1100的运行时。因此仅需一条命令即可快速轻松地配置多个WLAN 1100模块,灵活满足大量需求。

  注意:TCP/IP命令格式最后要加两个空行,才表示一个完整的http请求,第一个空行用来标识head和body之间的分隔,第二个空行表明body为空。

  此外,还可以通过PLCnext控制器自动执行网络管理任务,例如将新的一次性WLAN密码分配给所有联线的WLAN用户。这样可以避免使用共享的静态WLAN密码带来的安全风险。

  应用案例

  Applications

  随着AGV、自动叉车、穿梭车等移动设备越来越小型化,对数字化程度的要求却越来越高,菲尼克斯电气推出了WLAN1100/2100无线通信解决方案,强大的WLAN 5110和紧凑型WLAN 1100再加上PLCnext控制器是机械环境中无线通信的完美组合。

  这个解决方案继承了WLAN5100解决方案的优良特性,无线通信快速、稳定、可靠,支持快速漫游,支持 PROFINET 和EtherNet/IP 等工业以太网协议。为客户的现场应用提供了更多的选择!

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