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SCALANCEW工业特性使用指南SCALANCEWUserGuideForIndustrialFeaturesUserGuideEdition(2008－02)摘要本文描述了SCALANCEW模块根据工业应用的要求所做的一些通用协议上的改进，例如iQoS，iPCF和强制漫游。并阐述了协议特性的基本原理。而且通过一些具体的配置实例说明配置这些工业协议的基本方法。关键词工业特性，iQoS，iPCF，强制漫游KeyWordsIndustrialfeatures,iQoS,iPCF,ForcedroamingonIPdown.A&DService&SupportPage2-21目录1iQoS..........................................................................................................................................41.1概述.....................................................................................................................................41.2网络拓扑图..........................................................................................................................41.3网络组态及参数设置...........................................................................................................52iPCF..........................................................................................................................................62.1概述.....................................................................................................................................62.2网络拓扑图..........................................................................................................................92.3网络组态及参数设置...........................................................................................................93强制漫游.................................................................................................................................143.1概述...................................................................................................................................143.2网络拓扑图........................................................................................................................143.3网络组态及参数设置.........................................................................................................14A&DService&SupportPage3-211iQoS1.1概述无线通讯是未来自动化的发展趋势之一，应用越来越广泛。西门子推出SCALANCEW用于工业无线局域网的通讯，具有安全、可靠、耐用的特点。可以替代有线，实现可靠的通信连接。不过在使用SCALANCEW的无线接入点AP和客户端之间实现基础架构的通讯的过程中，AP和客户端基于DCF的方式进行。也就是客户端与AP之间通过协商，某一时刻只能有一个客户端与AP进行通讯，其它的客户端只能等待直到该客户端与AP完成通讯后，其它客户端之间再次竞争与AP建立连接进行通讯。iQoS就是接入点AP给某一客户端或某些客户端预留一定的带宽。这种预留是给被预留的客户端的数据通讯预留了一段周期。这种技术对于要想获得固定的响应时间是非常有效的。对于非被预留带宽的客户端来说，不会保证其数据响应的时间，尤其是网络负载很大的情况下，AP只是保证预留客户端的响应时间。对于通讯要求响应时间严格的情况下，注意数据报文的大小，计算时需要添加报文头，例如S7通信，TCP报头，IP报头等等。对于SCALANCEW的无线接入点AP来说，可以预留的客户端的个数昀多为4个。这种技术保证了响应时间。1.2网络拓扑图根据图1的网络拓扑图设置PG/PC的IP地址，使用PST软件设置SCALANCEW788的IP地址。另外可以使用PG/PC通过IE浏览器来直接连接调试SCALANCEW。A&DService&SupportPage4-21图1：网络拓扑图AP客户端1192.168.9.88192.168.9.81192.168.9.83PG/PC1PG/PC2192.168.9.84客户端2192.168.9.82PG/PC3192.168.9.851.3网络组态及参数设置组态IP地址为192.168.9.88的SCALANCEW788-2RR为AP，其SSID设为DG-SIEMENSWLAN，组态另外两个SCALANCEW788-1RR为客户端1和客户端2，连接到AP上进行数据通信。首先，iQoS功能仅在SCALANCEW788作为接入点AP时才能使用，而且不能操作在iPCF模式下。如图2所示，设置iQoS功能如下所示：在IFeatures——iQoS——WLAN1标签下单击New按钮，弹出如下界面，设置MAC地址为客户端1的MAC地址。图2如图3所示设定响应时间为15ms，这个时间表示了从AP到客户端的数据传输时间。激活使能键后，这样就在AP中为客户端1的数据通信保留了带宽——200kbit/s。其状态值为“CC”，即客户端1是设定为对响应时间有严格要求的客户端，而且满足了设定的带宽和响应时间的要求。A&DService&SupportPage5-21图3A&DService&SupportPage6-21同时如图4所示，我们可以查看Information——iQoS标签下客户端的相关iQoS数据。第一个数据状态“NCS”代表客户端2对响应时间和昀小带宽没有严格要求，第二个数据状态“CC”代表客户端1对响应时间和昀小带宽有严格要求。图42iPCF2.1概述首先我们描述在无线网络中处理数据通信的两种方法：DCF和PCF。在分散协调功能DCF中，所有的节点始终“对自己负责”。只有当一个节点的频率上不存在待处理的信号，并且接收器在收到了发给自己的信息后，发出一个发送成功的确认信号给发送器后，这个节点才开始进行数据发送。DCF不保证在昀大的时间间隔内能传送特定的数据量。因此，DCF主要适合于异步数据传输(例如电子邮件或网络浏览)。使用DCF并不能防止出现隐藏节点问题。另外，通过使用RTS/CTS方法，可以增加某些DCF网络的数据吞吐量。两个发送器同时试图使用频率，可使用RTS/CTS方法避免冲突。想要发送一个或大量数据的发送器在发送数据帧之前首先登记自己行为，方法为先发送一个短的发送请求“RTS”通知自己的发送请求。只有当它收到一个清除发送“CTS”响应信号时，才实际发送数据帧。借助于这种方法，可以大大减少重复发送，因为在发送大的数据包之前就检测到了冲突。点协调功能PCF是描述802.11标准定义的一种接入方法；但是并不强制执行该方法。该方法可以避免DCF方法的一些不利因素。在PCF中，并非所有的网络节点都有同等的权力，而是只有一个或者多个接入点作为网络中的中央管理者。一个接入点为其它节点(即客户端)分配时隙，在这些时隙内将频率保留给这些客户，它们可以不受干扰地发送信息。PCF能够为客户分配定期的网络接入并确保在特定的时期传输数据。因此，PCF更适合于需要连续数据流的应用。但是如果通信需要的话，可以在时隙内将网络在DCF和PCF之间切换。由SIEMENS开发的“工业点协调功能”iPCF可以替代PCF，它解决了与PCF有关的许多问题并允许快速漫游。快速漫游是指客户端从一个无线区域快速切换到另一个无线区域的过程，在这个过程中，客户端的退出和重新登录即“移交”发生得非常快，可以满足通信的实时性要求。在iPCF中，接入点以非常短的时间间隔定期轮询其无线覆盖区域内的客户端。客户端可以登记自己想要发送长数据帧的要求，但是只有在得到接入点的允许之后才开始发送。A&DService&SupportPage7-21这些属性带来了下来影响：1)可以将接入点配置为以非常高的频率执行轮询。这将可以确保非常短的响应时间——确定性的传输。2)较大的、对时间要求不高的信息的传输被延迟，直到出现空闲的周期时间。3)由于轮询周期非常短，如果客户端失去了与其接入点AP的联系，它可以迅速发现这一情况，并且可以迅速与一个替代的接入点重新建立连接。从一个接入点切换到另个接入点典型的“移交”时间为20ms～30ms，因此近似于PCF所需周期的十分之一。4)通过简化重新登录或身份验证方法可以进一步加速移交过程。iPCF为要求实时性较高(几十毫秒范围)的工业应用提供WLAN功能。该领域还包括PROFINETIO设备的无线连接。iPCF的劣势是不能兼容非iPCF组件。混合网络(其中的部分组件通过DCF/PCF进行连接)不再能够使用iPCF。“快速漫游”是指当一个移动网络节点从一个无线区域移动到另一个无线区域时，快速地重新建立连接。传统的漫游方法在这种情况下重建连接通常需要几百毫秒的时间；这个数值对于很多应用都太大了。为了避免这种情况，W788-1RR和W788-2RR接入点和W747-1RR客户端模块使用“iPCF”方法，它是PCF的一种改进。移交时间就是通信在一个无线区域内中断到在另一个无线区域内恢复之间经历的时间。iPCF将移交时间降低到小于50ms，因此可以确保整个网络内几乎不间断的通信，也包括移动节点，如图5所示。这种方法改变了数据帧的协议结构，不再允许同时存在DCF(“分布式协调功能”)。所有的网络节点不得不使用iPCF，不能再使用混合网络。A&DService&SupportPage8-21 ! #$$ ! #$$ ! #$$!