IT-Powered无线网络 WLAN新机遇

文章来源:弗戈汽车网 发布时间:2010-08-04
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上个世纪末802.11标准横空出世,古语云:“以史为鉴,可以知兴替”,回顾WLAN发展的历史,尤其是2008年以来的变化,我们能够发现:WLAN正面临一个快速成长的时代。在IT技术的不断推动下,WLAN技术取得了深入的发展,不单单应用于个人局域网部署。同时,也被众多企业客户慧眼识金,利用无线网络部署,延展有线网络,提高企业生产率,有句话说的好,有序集成的信息可以创造生产力!


图1

无线局域网目前有三个标准:802.11a、802.11b、802.11g,以前由于802.11a和802.11b标准不兼容而导致了争论,这一直干扰着WLAN走向普遍应用。随着IEEE最终通过了无线网络标准802.11g,而使得无线标准得到了统一。其中,802.11g和802.11b保持兼容,速度提升至54M。从长远来看,802.11g一统大局是必然趋势。


图2

相对于802.11g标准,802.11n在覆盖范围、稳定性、向后兼容性等方面都有很明显的提升,但是最明显的进步连接速率从802.11g的54Mbps提升到802.11n的300Mbps。300Mbps的物理连接速率,将彻底改变人们固有的对WLAN的观点,11M的802.11b,甚至54M的802.11b无线联网,基本上都被看作是以太网的一个补充,目前局域网连接速率,基本上都是100M的快速以太网部署,部分企业环境甚至已经是千兆以太网到桌面。WLAN 54M的物理连接带宽实在是没有什么吸引力。因此在多数人眼中,WLAN是一个难以提供QOS保证的网络,能用就用,不能用也无所谓。802.11n带宽的提升,彻底变革了IT行业思维,300M的物理连接带宽已经超过100M的快速以太网,而且稳定性、覆盖范围等多方面的提升,市场已经不能仅仅将其看作以太网的补充。

WLAN企业用和家庭用的区别

家庭用户以及SOHO对WLAN的使用,主要目的是希望利用WLAN“沟通无极限”的方便性,克服传统有线网络在这些环境下布线的不便。于是只要能连接上网,目的就达到了。这样的需求很好满足,如可以去购买一个AP(无线接入点)和若干无线网卡就可以轻松实现。目前随着价格的下降,这样的使用已经成为普及型的应用。

更为高层次的应用就是在企业内部成规模地部署无线网,把WLAN融合到企业内部现有的有线网络中,形成一个有机的共同体,达到提高生产效率的目的。

无线网和有线网的一个最明显的区别就是,无线网的信号是以电磁波的形式在空气中传播,附近的区域都可以接收到无线信号,而调制在无线电波上的信息,就属于企业的内部秘密,是不希望被企业之外的人得到的。对于家庭和娱乐应用来说,这可能不算什么,但是对于企业来说,则是关系到商业机密的大事,马虎不得。无线局域网虽然给人们插上了自由的翅膀,但是带来的安全隐患也让很多企业用户担心不已。由于无线信号的无处不在,企业普遍担心企业内部网的信息会被无线局域网传播出去,或者由于未授权的访问导致的企业信息泄露等。

其次,对于网络的接入,由于无线网的融入,企业网好像变成了一个随时可以扩充的气球。虽然方便了使用,但是需要防止那些非授权用户的使用。因为只要有一个带有无线网卡的笔记本电脑在无线接入点附近,就有从那里接入企业网的可能。这就需要无线接入点对接入客户进行认证,避免非法接入。

当然,工厂应用的安装环境也和家庭办公室环境截然不同,无线网络的抗干扰问题,在这些环境显著突出。工作在2.4G和5G频带内,采用直序扩频技术的WLAN设备,在工业现场表现如何,还需要真实环境下的检验。

安全是走向企业应用的前提

IEEE标准委员会经过漫长的争论后终于批准了802.11i标准。802.11i就是为了解决Wi-Fi无线网络安全而提出的一个标准,业界有人干脆称其为Wi-Fi安全标准。

在802.11i标准之前,其实Wi-Fi也有安全方面的考虑:WEP——无线加强等效保密协议,就是这样的安全协议,但它仅能提供基本的安全保护,极易被破解。WEP属于第一代802.11安全标准,由于本身存在漏洞,即采用RC4密码算法,所以它存在被攻破的危险。


图3

在WEP遭到广泛的质疑后,紧接着,Wi-Fi联盟推出了Wi-Fi保护接入协议(WPA)。WPA实质上只是新型安全规范802.11i的一个子集,它主要解决WEP加密方案在集成基于802.1x认证机制以及与传统硬件相匹配的TKIP(临时密钥完整性协议)加密机制时存在的缺陷。802.11i的加密协议主要是基于增强加密标准AES(高级加密标准)而制订,能实现802.11数据帧加密,以及复杂完善的认证和动态密钥分配机制。它的密钥可以支持128位、192位、甚至256位。同时符合联邦信息处理标准140-2认证,进一步加强了对敏感信息的保护。新的标准还在Wi-Fi无线网卡中加入了两层安全保护,充分保障了企业局域网内部的无线接入安全。

快速传输和QoS保障无线视频

视频信号对无线信道提出了苛刻的要求,首先是速度要保证,然后是要有优先级QoS控制,这样才能在WLAN上顺畅实现无线视频应用。

首先,对于传输速度的问题。目前的802.11g标准最高的数据传输速率是54Mbps,但是实际速率一般不超过20Mbps。尽管这个数值对很多应用而言已经足够了,但对那些高速互联设备,特别是流媒体和视频应用而言还远远不够。它们需要100Mbps或更高的速率。

802.11标准的新版本802.11n,能在20MHz到40MHz的带宽内,实现超过100Mbps的数据传输速率。此标准还允许在100米或更远距离上的无线设备间能进行高速互联。

要在WLAN上实现语音和视频等多媒体通讯,就需要在传输数据的时候,对数据进行传输优先级分类。一般的数据传输由于对时延不很敏感,所以可以把优先级别降低;对于语音和视频数据,则需要提高它们的优先级,这就是QoS的基本思路。在无线网络中实现QoS的标准是IEEE802.1e,这项标准将使WLAN管理员能够设置不同种类数据包的优先范围,并可控制被发送数据包之间的时间间隔。这就为语音和视频的传输开了绿灯。

WLAN的QoS应当根据数据包的类型来处理流量,如将它们分为语音、数据或视频等。服务级特性(Class-of-Service)对流量进行分类,而QoS特性则对传输的流量设置优先级。随着语音和视频应用的增多,QoS在无线LAN中的作用也变得越来越重要。QoS可以使网络管理员更方便地管理WLAN的带宽,而WLAN带宽常常会被语音和多媒体应用以及大型文件传输等迅速占用。


图4

无线组网带来的福音

一些大集团公司在不断发展壮大过程中,覆盖范围不断扩大。在发展过程中逐步建立起来很多培训中心、物业、研究所、仓库等。这些机构位置分散,如果采用传统的光缆施工,不仅施工困难、费时也费力;而且由于其中有些建筑之间的连接可能要跨过交通要道,动工铺设光缆需要报批,手续很复杂,而且不易批准。这样一来,无线组网方式的灵活性就显现出来了,这也正是无线局域网大显身手的时候。

安徽江淮汽车工厂的底漆生产线改造中就应用了WLAN技术来取代老的滑触线系统,不仅节省费用,还大大提高了生产效率,产能提升近30%。整个项目采用了IP65高防护等级的FL WLAN 24 AP 802-11进行冗余部署,输送带上的自行小车采用FL WLAN 24 EC客户端轻松接入无线网络。遵循802.11i最高加密128位,更是满足了系统可靠性稳定性的技术要求。


图5

WLAN无线定位成为新亮点

WLAN的技术特点使得其具备定位的功能,各家厂商都在努力使WLAN的定位更加精确。

根据不同的精确度定位跟踪的方式有多种,最简单也是最常用的是通过RSSI(接收信号强度指示器)对最接近802.11设备的AP或传感器的身份验证,来完成基于信号强度的跟踪。通常这意味着一旦监控系统识别了最近的AP(接入点),就要依靠管理员手持分析仪来跟踪定位。这种方式提供的精确度只是在最近的AP范围以内。有时其它AP的RSSI也会被标示出来协助定位。通过加入一些智能算法和一幅平面图,监控系统可以采用三角测量法来定位,这增加了定位精度。三角测量则可以将定位精度限制于40-90平方米的范围之内。

来自冶金行业的智能挂牌检修系统就是无线定位应用的最佳案例,某钢厂每年都要进行类似大小修的设备维护和保养工作,传统的手工方式,存在检修漏洞和人为疏忽,且不易记录和问责。工程技术人员,采用了全厂WLAN布局,在全厂室内和室外分别架设IP20和IP67保护等级的无线以太网接入点(AP),维护人员通过手持设备可以在任意角落访问检修系统界面,通过无线网络,与服务器端通讯,实现电子确认,并记录操作工号及相关权限,实现了电子化流程,事件记录可查,解决了历史问题。


图6

结束语

随着科学技术的不断发展,IT技术所驱动的无线网络越来越受到关注。当然工业现场所需的技术不单单是802.11 WLAN,还包括蓝牙、Zigbee、GSM/GPRS、数传电台等等,如何选取适合您的工业无线网络,还需要全面分析包括:安装环境、系统接口、天线安装、传输距离、安全性、可靠性等诸多因素。如果还有疑问,马上联系菲尼克斯电气,来自德国的工业无线专家,全球领先的无线科技和应用方案,必有一款适合您的应用!

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