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案例頻道 摩莎國(guó)際貿(mào)易（上海)有限公司
近年來(lái)，工業(yè)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用越來(lái)越受到重視，許多工業(yè)應(yīng)用已經(jīng)采用無(wú)線解決方案來(lái)設(shè)計(jì)其通訊系統(tǒng)，例如鐵路通訊系統(tǒng)、工廠自動(dòng)化、煤炭采礦、城市道路監(jiān)控等。無(wú)線技術(shù)所帶來(lái)的優(yōu)勢(shì)已經(jīng)被廣泛重視，例如可移動(dòng)性、可擴(kuò)展性等。
對(duì)于使用者來(lái)說(shuō)，決定是否采用無(wú)線技術(shù)的關(guān)鍵之一是無(wú)線傳輸?shù)姆€(wěn)定性，也就是當(dāng)封包通過(guò)無(wú)線進(jìn)行傳輸時(shí)，是否會(huì)發(fā)生掉包的現(xiàn)象。為什么會(huì)掉包? 由于無(wú)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(hào)損毀、封包沖突、蓋臺(tái)等現(xiàn)象而造成無(wú)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(wú)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(dòng)化應(yīng)用里面，幾乎無(wú)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(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)反應(yīng)不正常，甚至?xí)霈F(xiàn)安全問(wèn)題。
工業(yè)網(wǎng)絡(luò)的冗余技術(shù)向來(lái)是系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)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(lái)確保整個(gè)系統(tǒng)的通訊穩(wěn)定度。無(wú)線通訊也不例外。如何在無(wú)線通訊上做到冗余，并且不讓無(wú)線端的通訊成為整體系統(tǒng)穩(wěn)定度的瓶頸所在，是無(wú)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(duì)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(shí)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(huì)影響整體的通訊質(zhì)量。 但在無(wú)線通訊中，由于建立連接所需要的時(shí)間可能會(huì)達(dá)到數(shù)秒鐘，所以采用信道切換的方式會(huì)導(dǎo)致在無(wú)線切換的過(guò)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(wú)線通訊的中斷多半是由于環(huán)境干擾造成，這是個(gè)非常不穩(wěn)定的變量，干擾來(lái)源會(huì)因外圍無(wú)線環(huán)境的變化而變化。任何一臺(tái)無(wú)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(wú)線通訊的斷線頻率和程度是很難預(yù)測(cè)的。如果主要的無(wú)線通道受到不穩(wěn)定的干擾，斷線現(xiàn)象會(huì)斷斷續(xù)續(xù)發(fā)生；若無(wú)線設(shè)備每次偵測(cè)到斷線就進(jìn)行切換的動(dòng)作，則會(huì)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(guò)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(wú)線冗余系列產(chǎn)品，在無(wú)線通訊產(chǎn)品中突破性整合了冗余功能。其出色的無(wú)線冗余技術(shù)可解決上述因?yàn)橥ㄓ嵡袚Q而帶來(lái)的斷線問(wèn)題，并且大大改善無(wú)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(wú)線收發(fā)端，其中一個(gè)作為主收發(fā)端，另一個(gè)作為備份收發(fā)端，這樣就可以同時(shí)建立雙通道的通訊。同時(shí)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(shí)，另一條通訊通道已經(jīng)連接，并且可實(shí)時(shí)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(shí)間所造成通訊不暢的問(wèn)題。特別要注意的是，在這種情況下已經(jīng)無(wú)需區(qū)分主/副的無(wú)線接口，而是兩個(gè)無(wú)線接口在不同的頻段下同時(shí)連接，互相彌補(bǔ)受到干擾時(shí)所產(chǎn)生的問(wèn)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(shí)，WLAN1（無(wú)線通道1）以802.11b/g（2.4GHz）的頻段連接，而WLAN2 (無(wú)線通道2)以802.11a (5GHz)的頻段連接。兩個(gè)通道因?yàn)橛蓄l段上的區(qū)別，所以不會(huì)互相干擾，被同時(shí)干擾的機(jī)率也很小。在此架構(gòu)下，在一個(gè)無(wú)線通道上無(wú)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(shí)建立連接時(shí)，整體的吞吐量取決于通訊速度(data rate)較好的連接。也就是說(shuō)，如果一對(duì)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(huì)取決于較高的5GHz速度。由此可見，Moxa的無(wú)線冗余技術(shù)不僅大幅提升了無(wú)線通訊的穩(wěn)定度，同時(shí)也提升了整體傳輸吞吐量。
摘自《自動(dòng)化博覽》2010年第十一期
北京市公安局海淀分局備案號(hào)：11010802023656號(hào)