工厂车间无线覆盖解决方案

东莞市艾拓电子有限公司2017年3月第2页无线覆盖上网收费系统工厂车间无线覆盖解决方案随着移动互联网的发展，移动互联更方便更快捷，在工业生产中，无线移动终端广泛应用和快速普及，极大的提高了生产效率。终端接入以无线接入为主导，是构成工业4.0和物联网的基石。无线局域网（WLAN）技术，作为传统有线网络的延伸，在某些环境也可以替代传统的有线网络。对比传统的有线传输解决方案，使用WLAN无线网络实现数据传输具有以下显著特点：1.简易性：WLAN无线网络传输系统的安装快速简单，可极大的减少敷设管道及布线等繁琐工作；2.灵活性：WLAN无线网络和终端无线接入，可以摆脱网线的束缚，更方便更灵活，较有线网络无法比拟的优越性。设备可以灵活移动，或者可以方便的调整安装位置，使无线网络达到有线网络不易覆盖的区域；3.综合成本低：WLAN无线网络减少了布线的费用，在需要频繁移动和变化的动态环境中，无线局域网技术有着不可替代的价值和优势；4.扩展能力强：WLAN无线网络更方便扩展，可以根据具体应用需要，随意的增加无线设备，同时增加无线终端的接入和使用量。第3页无线覆盖上网收费系统二、无线网络WLAN需求分析大型厂区无线网络WLAN的需求，可分为车间生产区的无线设备，办公区移动办公。在生产区要充分考虑车间的恶劣环境，设备的稳定可靠。在办公区要充分考虑访客（领导、客户、合作伙伴）接入网络的需求。车间环境特点和需求：1、生产设备经常变动位置、手持终端、叉车电脑等频繁移动。2、车间区域大，梁架高，布有线网络成本高，线路生产容易损坏。3、一些区域环境恶劣，高温、潮湿、粉尘、腐蚀，网络设备和线路易损坏。现在终端设备都小型化，方便移动。不像以前台式设备，每个位置走有线网络。无线局域网（WLAN）技术帮助我们摆脱有线的束缚。WLAN无线网络其核心是对车间进行WiFi覆盖，稳定优质的无线网络主要是保证几点：1、信号强全覆盖，无覆盖盲区和死角。第4页无线覆盖上网收费系统2、无线速率高，网络延时小，AP间无相互干扰。3、无线AP支持无缝漫游，跨AP会有延时，尽量减少跨AP。4、充分考虑车间各种恶劣环境对无线设备及稳定性的影响。第5页无线覆盖上网收费系统三、无线网络WLAN方案设计根据厂区车间对无线网络WLAN的需求，以及车间生产环境的特殊性，基于以上分析需求和要点，方案设计如下。一、覆盖要求：信号强全覆盖，无覆盖盲区和死角1、扇区覆盖：对于全敞开的工厂车间，为了减少走线和降低成本，一般采用扇区天线进行覆盖。其安装和效果类似于壁挂音箱，在车间其中一端3-5米高的位置安装无线AP和扇区天线，覆盖整个车间区域。最大覆盖区域可达100×500米。扇区覆盖的优点：覆盖范围宽，安装简单，只需在安装无线AP的位置走一条网线，整体布线少，省事。节省大量布线成本和安装安装工时，降低综合成本。一个车间一个AP占用一个无线信道，不存在AP之间相互同频。整个车间仓库都是在一个AP覆盖下，手持设备和移动终端随意移动不会出现跨AP切换的问题，真正意义上的零延时零切换。扇区覆盖的缺点：适合于全敞开的车间，中间不能有横墙或隔断。对有横墙或结构复杂的车间不适合。第6页无线覆盖上网收费系统扇区天线安装方法：如果不是直通全敞开的车间，中间有横墙隔断，或者大型障碍物遮挡，可以采用一个AP接两个扇区天线，通过馈线拐弯绕过障碍物或者穿过横墙，对两个敞开的区域进行覆盖。第7页无线覆盖上网收费系统如图所示，左右两个车间，分别安装一个扇区天线，通过10-20米馈线连接，可以覆盖两个车间，两个车间中间约10米的通道部分通过衍射被覆盖，同样有WiFi信号。这样两个车间都同属于一个AP一个信道，人员手持移动设备和带终端的叉车、推车等，可以随意移动不会出现跨AP切换的问题，或者跳转连接到其他AP造成延时和不稳定的问题，这也是从初始无线网络覆盖方案设计上，对无线稳定连接最底层的保障。第8页无线覆盖上网收费系统2、天馈式覆盖扇区覆盖对全敞开的车间、仓库非常有效，对于有很多横墙和隔断的车间，可以采用天馈式进行覆盖，一个AP分接4-8个吸顶天线，通过馈线连接，馈线可以灵活的拐弯和穿墙，把WiFi信号送到车间不同的隔断区域，达到对整个车间的全覆盖。如图所示，对较大的空间和区域，安装1-2个天线，天线间隔15-30米，对于较小的房间和区域，吸顶天线拐弯或穿孔，安装在屋内或者门口。天馈式覆盖的优点：覆盖范围宽，对场地环境的适应性强，安装部署灵活，方便扩展。适合结构复杂或有隔墙的车间，馈线可以拐弯穿墙到达要覆盖的区域。一个车间一个AP占用一个无线信道，不存在AP之间相互同频。整个车间仓库都是第9页无线覆盖上网收费系统在一个AP覆盖下，手持设备和移动终端随意移动不会出现跨AP切换的问题，真正意义上的零延时零切换。天馈式覆盖的缺点：馈线布线安装时相对麻烦些，成本稍高些。对屋顶很高的车间，贴墙或沿桥架走线。在设计和安装中，综合考虑效果和投入，以及建设和后期维护运营的实际，对需要的车间进行全覆盖。但是也有重点和次要之分的，重点区域必须保证覆盖到位，次要区域覆盖相对可以有所降低；整个项目逐步开展，先覆盖接入条码扫描，后续覆盖接入生产设备数据采集，今后集成到统一的平台进行管理和运营。第10页无线覆盖上网收费系统2、无线速率要求：无线速率高，网络延时小，AP间无相互干扰。无线网络WLAN的设计和部署，无线网络的传输速度，是一个关键指标。在无线信号达到要求的情况下，无线速率是由无线设备支持的无线协议决定的。无线WiFi经过多年的发展，经过无线技术不断发展经历了几代产品，我们可以根据车间无线应用的需求合理选择相应参数的无线产品。回顾无线WiFi的发展历史：第一代802.11，1997年制定，只运行于2.4GHz，最快2Mbit/s第二代802.11b，1999年，只运行于2.4GHz，最快11Mbit/s（也就是我们常说的WiFi）第三代802.11g/a，2002年，分别运行于2.4GHz和5GHz，最快54Mbit/s第四代802.11n，2007年，可运行于2.4GHz或5GHz，150Mbit/s起，最快600Mbit/s第五代802.11ac，2012年，只运行于5GHz，能够提供最少1GMbit/s的无线传输速率根据无线网络WLAN可靠性和吞吐量的要求，我们建议选择802.11n协议和制式的无线设备进行部署，具体理由是：第11页无线覆盖上网收费系统1、传输高普通的802.11a/b/g制式，最高54M，实际用户速率在20M左右；而11n的制式，理论速度150-300M，实际可以达百兆传输，和5类线以太网线相当。2、覆盖范围广802.11n采用智能天线技术，通过多组独立天线组成的天线阵列，可以动态调整波束，保证用户接受稳定的无线信号，并减少其他信号的干扰，覆盖范围能大普通11g制式的6倍以上。3、稳定性高除了上述智能天线技术外，还采用了MIMO技术，无线信号多路收发，解决散射、反射的多径干扰问题，稳定性和抗干扰能力大大提高，甚至可以传输局域网内的语音和视频等实时业务数据。4、兼容性好802.11n制式设计之初即保证了向后的兼容性，如果现场有802.11a/b/g制式的覆盖，可以统一接入802.11n网络。5、复杂环境下的适用性由于采用了MIMO及智能天线技术，信号穿透性更好，更容易消除盲点，简化前期查勘设计工作，减少部署数量，降低组网成本。6、接入数量更大普通802.11a/b/g制式同时最大接入20个左右的终端就会有吞吐卡顿问题，而802.11n由于智能天线和MIMO的技术，每个天线分集下都可以同时接入大量的用户，因此更适合于用户终端数量较多的密集接入场合，以及用户终端经常移动的场合。无线协议的选择：虽然第五代无线802.11ac协议速率更高，在工厂车间部署无线网络和无线WiFi覆盖时并不建议使用，具体理由是：1、保有量第五代无线协议802.11ac，只运行于频率5GHz(5.8G)，而采用频率2.4GHz的802.11g/n的设备，长期以来在使用中一直有很大保有量，甚至一直代表我们常说的WiFi，因为保有量大产销量大，设备的成本也相对较低。2、兼容性2.4GHz的802.11g/n的设备兼容性比较好，无线发射设备即无线AP和无线终端设备，无需同时更换。工业设备一般更新较慢，比如一些老款的无线设备搭配了802.11g的无线网卡，可以和新款的无线AP在一起使用，对单个设备而言，802.11g协议最高54M，实际用户速率在20M左右也够用了。这样无需同时更换，可逐步平滑升级。3、可替换2.4GHz的802.11g/n的设备，市场保有量大，损坏维修或升级，更容易找到同类替换产品。4、穿墙能力第12页无线覆盖上网收费系统2.4GHz相对于5.8GHz，2.4GHz穿墙能力更强，传得更远，更适合于无线WiFi覆盖。5、负载能力5.8GHz无线在传输速率和负载能力上占优。如果对传输速率和接入的终端数量要求非常高，可以采用2.4GHz和5.8GHz双频部署。双频部署会增加覆盖成本，还需要终端设备也支持双频才行。支持双频的工业终端设备成本更高，可选择的种类少。综上所述，为了降低综合成本，通常情况下部署2.4GHz的802.11n可以满足车间无线应用的需求。毕竟车间无线应用相对封闭单一，接入的无线终端数不会太多。3、无线设备要求部署无线网络WLAN时，根据车间的生产需求和应用对无线速率的要求，选择相应的无线协议，就可以缩小无线设备品牌选型范围，同时还有以下几个注意点。1、无线AP：工厂车间说使用的无线AP，除了考虑无线协议、传输速率等网络应用中的需求，还要考虑工厂车间恶劣的环境对无线设备的影响，在工厂车间选择无线设备，稳定是第一位的，这也是工厂特殊环境和要求决定的。★工厂车间环境恶劣，高温、潮湿、粉尘、腐蚀等。★无线设备故障，可能会影响生产，甚至导致停产。★安装位置高，发生故障检修不容易，稳定最重要。第13页无线覆盖上网收费系统工厂车间无线AP要求：1、应选择全铝外壳的工业级无线AP，采用外散热方式，散热好，工作稳定。2、家用塑料外壳的AP，粉尘容易进入散热槽，覆盖内部元件和堵塞散热槽。3、特殊行业还需要注意防水、防爆、防粉尘、防腐蚀，首选工业级无线AP。另外，应选用AP+AC的部署模式，无线AP只负责无线信号和无线终端的接入，把无缝漫游、负载均衡、WiFi密码设置、无线信道设置、来宾无线网络、无线认证等高级网络功能和管理功能，都移到AC管理服务器集中管理。把路由和DHCP功能交给企业级路由器。这样的好处是，无线网络部署更快捷、维护量少，通过AC集中管理更方便，更改WiFi密码，一次更改，所有AP全部生效。另外，建议采用AC支持动态功率调整和动态频率分配的AP，这样在复杂无线环境中，允许AP之间互相通过算法来协商和自行设第14页无线覆盖上网收费系统定合适的功率和频点，减轻无线规划和维护的工作量。2、AC管理服务器：AC即无线AP接入控制器，负责控制和管理局域网中所有AP，实现统一集中管理，设置简单快捷。除此之外，还应支持多SSID、来宾无线、无线认证等高级功能，选择产品和方案是要注意，避免无线部署完毕后才发现功能不完善。1、支持多SSID具体的说，工厂企业客人来访时是，也需要使用无线WiFi上网。普通WiFi接入后，可以通过网上邻居访问公司的内部电脑和服务器，可能造成财务和资料外泄等安全隐患。如果单独做一个网络给客户使用，显然会重复建设增加投资，造成资源浪费。最理想的方案是，无线AP和AC控制服务器支持多SSID和来宾无线网络，无线AP同时发出多个SSID的无线WiFi信号，其中分别分配给来访客户，内部员工和领导使用，同时每个SSID具有不同的权限和访问范围。2、来宾无线网络另外，出来支持多SSID功能，还要支持来宾无线网络功能，即供来访客户使用的无线WiFi，一般采用来宾无线网络，通过来宾无线接入用户，只能上网，不能访问内部网络。杜绝了客户通过网上邻居访问公司内部电脑，或传播病毒的安全隐患。另外客户之间也是相互隔离，同时也保证了客户上网的安全。3、