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案例頻道 摩莎國際貿(mào)易（上海)有限公司
近年來，工業(yè)無線網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用越來越受到重視，許多工業(yè)應(yīng)用已經(jīng)采用無線解決方案來設(shè)計其通訊系統(tǒng)，例如鐵路通訊系統(tǒng)、工廠自動化、煤炭采礦、城市道路監(jiān)控等。無線技術(shù)所帶來的優(yōu)勢已經(jīng)被廣泛重視，例如可移動性、可擴(kuò)展性等。
對于使用者來說，決定是否采用無線技術(shù)的關(guān)鍵之一是無線傳輸?shù)姆€(wěn)定性，也就是當(dāng)封包通過無線進(jìn)行傳輸時，是否會發(fā)生掉包的現(xiàn)象。為什么會掉包? 由于無線傳輸技術(shù)的原理是在單一頻道內(nèi)進(jìn)行封包傳送，如果該頻道受到干擾則可能造成信號損毀、封包沖突、蓋臺等現(xiàn)象而造成無法完整接收數(shù)據(jù)。在一般的數(shù)據(jù)傳輸應(yīng)用上，少許的掉包也許還可以接受，況且無線技術(shù)的協(xié)議本身就有重新傳送的機(jī)制。 但在工業(yè)自動化應(yīng)用里面，幾乎無法接受掉包的現(xiàn)象。例如起重機(jī)應(yīng)用或鐵路系統(tǒng)應(yīng)用中，若少許的控制封包沒有被完整接收，有可能會導(dǎo)致系統(tǒng)反應(yīng)不正常，甚至?xí)霈F(xiàn)安全問題。
工業(yè)網(wǎng)絡(luò)的冗余技術(shù)向來是系統(tǒng)設(shè)計時的一項(xiàng)重要考慮因素，設(shè)備電源以及各種連接界面的布線工程均需要建立冗余機(jī)制來確保整個系統(tǒng)的通訊穩(wěn)定度。無線通訊也不例外。如何在無線通訊上做到冗余，并且不讓無線端的通訊成為整體系統(tǒng)穩(wěn)定度的瓶頸所在，是無線設(shè)備供應(yīng)商特別需要關(guān)注的重點(diǎn)之一。
首先，一般對冗余機(jī)制的設(shè)想是當(dāng)主要的通訊信道發(fā)生中斷的時候，備份的通訊信道則開始產(chǎn)生進(jìn)行連接并取代主要的通訊信道以確保數(shù)據(jù)繼續(xù)傳輸。這樣的冗余機(jī)制在有線架構(gòu)下可以達(dá)到完整的冗余效果，因?yàn)橹灰袚Q的速度夠快，基本上不會影響整體的通訊質(zhì)量。 但在無線通訊中，由于建立連接所需要的時間可能會達(dá)到數(shù)秒鐘，所以采用信道切換的方式會導(dǎo)致在無線切換的過程當(dāng)中流失掉不少數(shù)據(jù)。再者，在設(shè)備正常運(yùn)行的情況下，無線通訊的中斷多半是由于環(huán)境干擾造成，這是個非常不穩(wěn)定的變量，干擾來源會因外圍無線環(huán)境的變化而變化。任何一臺無線設(shè)備包括手機(jī)、筆記本電腦、AP或藍(lán)牙等設(shè)備都是潛在的干擾源，因此無線通訊的斷線頻率和程度是很難預(yù)測的。如果主要的無線通道受到不穩(wěn)定的干擾，斷線現(xiàn)象會斷斷續(xù)續(xù)發(fā)生；若無線設(shè)備每次偵測到斷線就進(jìn)行切換的動作，則會形成乒乓效應(yīng)，就是主通道和備份通道在不斷的互相切換，從而造成切換過程中不斷產(chǎn)生掉包的現(xiàn)象。
MOXA推出三合一AP/Client/Bridge——AWK-5222和AWK-6222無線冗余系列產(chǎn)品，在無線通訊產(chǎn)品中突破性整合了冗余功能。其出色的無線冗余技術(shù)可解決上述因?yàn)橥ㄓ嵡袚Q而帶來的斷線問題，并且大大改善無線通訊的吞吐量。AWK-5222/6222內(nèi)建雙射頻模塊，提供兩組獨(dú)立運(yùn)作的無線收發(fā)端，其中一個作為主收發(fā)端，另一個作為備份收發(fā)端，這樣就可以同時建立雙通道的通訊。同時建立雙通道通訊的好處是當(dāng)其中任一通道的通訊受到干擾時，另一條通訊通道已經(jīng)連接，并且可實(shí)時傳輸因上一通道通訊干擾而流失的數(shù)據(jù)，也排除了因切換時間所造成通訊不暢的問題。特別要注意的是，在這種情況下已經(jīng)無需區(qū)分主/副的無線接口，而是兩個無線接口在不同的頻段下同時連接，互相彌補(bǔ)受到干擾時所產(chǎn)生的問題。具體通訊機(jī)制如下圖所示。
當(dāng)AWK-6222設(shè)定為冗余模式（Redundant mode）時，WLAN1（無線通道1）以802.11b/g（2.4GHz）的頻段連接，而WLAN2 (無線通道2)以802.11a (5GHz)的頻段連接。兩個通道因?yàn)橛蓄l段上的區(qū)別，所以不會互相干擾，被同時干擾的機(jī)率也很小。在此架構(gòu)下，在一個無線通道上無法收到的封包可立即被另一通道收到而避免掉包的現(xiàn)象，并且整體的數(shù)據(jù)吞吐量
（Throughput）也被大大優(yōu)化。 當(dāng)雙通道同時建立連接時，整體的吞吐量取決于通訊速度(data rate)較好的連接。也就是說，如果一對AP/Client之間只有單一通道的連接（例如2.4GHz），則此通道如果連接速度較低，吞吐量也就跟著下降；但在雙通道的模式下，若2.4GHz的連接速度較低，5GHz的連接速度較高，則整體吞吐量會取決于較高的5GHz速度。由此可見，Moxa的無線冗余技術(shù)不僅大幅提升了無線通訊的穩(wěn)定度，同時也提升了整體傳輸吞吐量。
摘自《自動化博覽》2010年第十一期
北京市公安局海淀分局備案號：11010802023656號