■ 隨著以太網(wǎng)在工廠中得到應(yīng)用，無線以太網(wǎng)也已經(jīng)被認(rèn)為是支持工業(yè)應(yīng)用的一個穩(wěn)定平臺。
■ 新的802.11n標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)解決了一些曾經(jīng)困擾無線以太網(wǎng)的問題。
■ 一些新的路由器和網(wǎng)橋產(chǎn)品為無線以太網(wǎng)應(yīng)用環(huán)境提供了集成解決方案。
■ 基于新的無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，有線網(wǎng)絡(luò)將得到增強(qiáng)，而不是被淘汰。
IT業(yè)界開始對網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)架構(gòu)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化的時期可以回溯到上世紀(jì)90年代，從那個時代起，人們開始實(shí)現(xiàn)從線纜、連接器到開放系統(tǒng)互聯(lián)模型的互操作性。這使得在連接成本大幅下降的同時，性能得到了大幅提升。然而對于工業(yè)世界而言，用戶曾經(jīng)長期依靠單一供應(yīng)商群體和專有現(xiàn)場總線系統(tǒng)，以太網(wǎng)絡(luò)也一度由于可靠性、耐用性等因素被認(rèn)為不足以適應(yīng)制造業(yè)的要求。
然而，IT網(wǎng)絡(luò)和工業(yè)網(wǎng)絡(luò)之間巨大的成本差異不可能永遠(yuǎn)持續(xù)下去。供應(yīng)商開始提供適應(yīng)工業(yè)應(yīng)用要求的加固型設(shè)備，而以太網(wǎng)也已經(jīng)成為了工業(yè)自動化的一個組成部分。
當(dāng)前，我們正在面臨另一個轉(zhuǎn)折點(diǎn)。就像早期的有線以太網(wǎng)一樣，無線以太網(wǎng)曾經(jīng)長期被認(rèn)為缺乏工業(yè)應(yīng)用所要求的高可靠性。對于咖啡館的顧客來說，無線網(wǎng)絡(luò)的失效或中斷頂多會造成一點(diǎn)點(diǎn)不便，但對于工業(yè)應(yīng)用而言，這可能意味著一場嚴(yán)重的災(zāi)難。所以，像有線以太網(wǎng)一樣，無線以太網(wǎng)在獲準(zhǔn)應(yīng)用于設(shè)備互聯(lián)自動化之前，必須進(jìn)行一些必要的改進(jìn)。
可靠的Wi-Fi連接
Wi-Fi的互操作性和其芯片的低成本，使它成為了無線IT應(yīng)用的自然選擇。不過，早期的Wi-Fi標(biāo)準(zhǔn)曾一度被諸如多路徑傳輸?shù)葐栴}所困擾，當(dāng)無線信號被周圍環(huán)境中的障礙物吸收或反射時就會發(fā)生這種現(xiàn)象。這些障礙物可以是任何東西，比如普通建筑材料或是擺放的植物，而每一種障礙物都會以它們特有的方式對信號產(chǎn)生影響。最終的結(jié)果就是Wi-Fi信號將以不同步和無序的狀態(tài)到達(dá)接收端。在這種情況下，僅僅是由于有人開動了叉車或是移動了一堆紙箱，一個當(dāng)前還在正常工作的網(wǎng)絡(luò)連接有可能在五分鐘后就發(fā)生故障。
Wi-Fi的802.11n標(biāo)準(zhǔn)利用多輸入多輸出技術(shù)（MIMO）解決了這一問題。這一標(biāo)準(zhǔn)使得在網(wǎng)絡(luò)的發(fā)送段和接收端都采用多重天線，并將數(shù)據(jù)切割為多個空間流進(jìn)行傳送。這些空間流通過多組天線分別傳輸，并由接收端的多組天線作相應(yīng)的接收，再由軟件通過信號處理算法對接收的信息進(jìn)行修正和解析。
MIMO 802.11n的設(shè)備還采用了如空間波束成形這樣的預(yù)編碼和事后編碼技術(shù)?？臻g波束成形對信號的相位和相對振幅進(jìn)行修改，以產(chǎn)生一個相長干涉與相消干涉的分布，這使接收端對信號的解析更為簡化。802.11n標(biāo)準(zhǔn)增加了MAC層的幀聚合機(jī)制，使得可以通過將多個數(shù)據(jù)幀合并為一個更大的數(shù)據(jù)幀來減少指定管理信息的頻率。有效載荷數(shù)據(jù)占數(shù)據(jù)總量的比率得到了提升，允許實(shí)現(xiàn)更好的吞吐量。此外，802.11n標(biāo)準(zhǔn)還在物理層增加了40MHz信道，將原來20MHz標(biāo)準(zhǔn)下的可用帶寬擴(kuò)展了一倍。總而言之，802.11n對于Wi-Fi標(biāo)準(zhǔn)的很多修改都使其成為了一項足以滿足工業(yè)應(yīng)用要求的無線技術(shù)。
不再過時的設(shè)備
如果你今天購買了一臺新的臺式電腦，這臺電腦將會配備多個USB接口作為標(biāo)準(zhǔn)配置。而如果你需要使用串行接口，你也許不得不安裝一塊擴(kuò)展卡。串行通信在商業(yè)和家庭應(yīng)用中已經(jīng)變得無關(guān)緊要，電腦是否能夠連接一些老式點(diǎn)陣打印機(jī)不再是人們關(guān)心的問題。但是，在工業(yè)應(yīng)用的世界里，情況卻不太相同。全世界的公司和組織在串行設(shè)備上仍然保持著龐大的投資。事實(shí)上，串行協(xié)議的低成本和堅實(shí)的可靠性使得串行設(shè)備仍然具有很強(qiáng)的吸引力，串行設(shè)備的安裝數(shù)量也仍在持續(xù)增長。那么，你如何讓這些串行設(shè)備通過現(xiàn)代的網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通信？又如何使它們實(shí)現(xiàn)無線化呢？
有線的串行服務(wù)器和接口轉(zhuǎn)換器已經(jīng)存在了很長時間，所以這是一個可供選擇的方法，也就是將現(xiàn)有設(shè)備與一個外部的無線通信設(shè)備連接，使其可以應(yīng)用于Wi-Fi網(wǎng)絡(luò)。實(shí)際上，還有另一種方法可以解決這一問題。
設(shè)備供應(yīng)商現(xiàn)在能夠生產(chǎn)一種可以為串行接口與Wi-Fi轉(zhuǎn)換提供一體化解決方案的無線路由器和無線網(wǎng)橋。
利用這些網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，無論是新設(shè)備還是傳統(tǒng)的串行設(shè)備都可以進(jìn)行無線的網(wǎng)絡(luò)通訊。同時，這些無線路由器或無線網(wǎng)橋通常也設(shè)有以太網(wǎng)接口，可以使其與本地網(wǎng)絡(luò)或是獨(dú)立的以太網(wǎng)設(shè)備相互連接。
此外，無線接入點(diǎn)的應(yīng)用是另一個可行的途徑。將其與你的串行設(shè)備相連接，可以讓串行設(shè)備擁有自己的Wi-Fi熱點(diǎn)，使技術(shù)人員可以通過筆記本電腦、平板電腦甚至是智能手機(jī)來與這些設(shè)備實(shí)現(xiàn)通信。如果你在設(shè)計新的串行設(shè)備，你可以向設(shè)備添加復(fù)制了外部路由器、網(wǎng)橋或無線接入點(diǎn)功能特性的嵌入式模塊，以實(shí)現(xiàn)與這些設(shè)備相同的功能。
無線路由器、網(wǎng)橋或接入點(diǎn)也可以用來實(shí)現(xiàn)叉車這類移動設(shè)備的聯(lián)網(wǎng)，使這些設(shè)備得以在任何時候與一定范圍內(nèi)的網(wǎng)絡(luò)或手持設(shè)備建立連接。而當(dāng)你所處的周圍環(huán)境中充滿了大量其他設(shè)備的傳輸信號時，支持雙頻Wi-Fi的設(shè)備可以讓你在2.4Ghz與5Ghz兩種頻段中自由選擇，以避免不必要的傳輸影響。
遠(yuǎn)程通信
802.11n標(biāo)準(zhǔn)可在以公里為計量單位的視距范圍內(nèi)提供高達(dá)150Mbps的數(shù)據(jù)吞吐量。當(dāng)你需要跨越河流或高速公路之類的障礙物時，這是非常有用的。但隨著無線網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用范圍不斷擴(kuò)大，在那些并不具備以太網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施的區(qū)域，人們對無線連接的需求也在增長；同時也有一些應(yīng)用需求中提出的網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍比較大，即使是最新和最先進(jìn)的Wi-Fi設(shè)備也還不能達(dá)到其覆蓋范圍的要求。
而移動M2M數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)則可以解決這一問題。正如一些工業(yè)級Wi-Fi路由器能夠做到的那樣，今天的移動路由器也通常會包括對串行設(shè)備的支持。一個包括I/O端口、以太網(wǎng)端口和Wi-Fi端口的模塊，可以讓你將一系列支持串行協(xié)議的設(shè)備通過移動電信網(wǎng)絡(luò)接入互聯(lián)網(wǎng)。利用虛擬私用網(wǎng)絡(luò)，你所使用的移動電信網(wǎng)絡(luò)將和專有網(wǎng)絡(luò)一樣能夠確保安全可靠。
這還僅僅是開始。4G LTE網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)已經(jīng)基本實(shí)現(xiàn)。網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計者們馬上將可以把4G技術(shù)的巨大帶寬、低延遲性與擴(kuò)展的Wi-Fi相結(jié)合，從而提供強(qiáng)大到令人難以置信的網(wǎng)絡(luò)功能。并且，你仍然無需放棄和更換你的現(xiàn)有設(shè)備或是有線網(wǎng)絡(luò)設(shè)施，有線網(wǎng)絡(luò)并不會走向淘汰，它們只會變得更加卓越。
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