Dziś jest poniedziałek, 21 październik 2019 r.
Energoelektronika.pl na stronach Facebook REKLAMA MAPA SERWISU KONTAKT
Strona główna Załóż konto Artykuły branżowe Katalog firm Seminaria FAQ Kalendarium Słownik Oferta
Wyszukaj
1USD 3.8503 -0.35% 1EUR 4.2844 -0.01% 1GBP 4.9671 +0.43%
Zaloguj się
Login (adres e-mail):
Haslo:
  Rejestracja
  Zapomniałem hasła
Reklama

Aktualności
Przyszłość sektora motoryzacji w Polsce ? raport Banku Pekao S.A.
więcej
32 edycja targów Energetab 2019 juz za cztery tygodnie
więcej
Nowy cykl szkoleń praktycznych związanych z programowaniem sterowników marki Siemens
więcej
Siemensa buduje fabrykę dla Przemysłu 4.0 w Polsce
więcej

Zobacz archiwum

Kalendarium
23 październik 2019
LUMENexpo Targi Techniki Świetlnej  
więcej
29 październik 2019
73. edycja Seminarium dla Służb Utrzymania Ruchu  
więcej
Newsletter
Jeżeli chcesz otrzymywać aktualne informacje o wydarzeniach w branży.
Podaj e-mail do subskrypcji:


Artykuły branżowe
31 lipiec 2012.

Systemy komunikacji Wi-Fi w pojazdach ruchomych, taborze kolejowym i transporcie

Systemy komunikacji Wi-Fi w pojazdach ruchomych, taborze kolejowym i transporcie

Możliwości stosowania technologii bezprzewodowych w transporcie są bardzo duże, co sprawia, że na rynku funkcjonuje bardzo duża liczba standardów komunikacji bezprzewodowej. Różnice pomiędzy nimi polegają głównie na częstotliwości pracy, parametrach i odległości transmisji, przepustowości, a także kosztach wdrożenia. Ciekawe możliwości wnosi standard IEEE 802.11 czyli popularne Wi-Fi. Jest to związane ze stosunkowo dużą przepustowością (nowy standard 802.11n teoretycznie pozwala na transfery rzędu 300Mbps i więcej). W odróżnieniu od urządzeń do zastosowań konsumenckich, sprzęt przemysłowy, a szczególnie w zastosowaniach np. kolejowych musi cechować się pewnymi dodatkowymi właściwościami i technologiami, które zostaną przybliżone poniżej.

Redundancja połączeń

Jednym z najpoważniejszych problemów występujących w sieciach bezprzewodowych jest ich podatność na zakłócenia elektromagnetyczne. Powodują one skrócenie zasięgu pracy poszczególnych urządzeń, a czasami mogą wręcz uniemożliwiać normalną pracę. W zastosowaniach przemysłowych, gdzie niezawodność ma kluczowe znaczenie, najlepszym rozwiązaniem jest redundancja połączenia bezprzewodowego, uzyskana poprzez pracę urządzeń jednocześnie na dwóch częstotliwościach. Wymusza to zastosowanie w jednym urządzeniu dwóch modułów radiowych, pracujących w paśmie 2.4 oraz 5 GHz. Dzięki temu w przypadku wystąpienia zakłóceń na jednej częstotliwości nastąpi natychmiastowe przełączenie trybu pracy na częstotliwość alternatywną. Urządzenia z taką funkcją oferuje firma Moxa, a mechanizm ten nazywa się DualRF i występuje w serii punktów dostępowych AWK-6222 oraz AWK-5222 (Rysunek 1).


Rysunke 1

Mechanizm DualRF można wykorzystywać nie tylko do połączeń redundantnych typu Klient - Access Point. Ciekawą koncepcją do zrealizowania za pomocą punktów dostępowych Moxa jest topologia bezprzewodowego mostu. W tym przypadku konieczne jest ustawienie jednego modułu radiowego w urządzeniu w tryb Master AP, a drugiego jako Slave AP (Rysunek 2).


Rysunek 2

Ten tryb pracy został zaprojektowany jako rozszerzenie standardowego modelu WDS (Wireless Distribution System) i eliminuje jego największą wadę, jaką jest spadek transferu wraz ze wzrostem liczby Access Pointów. Przepustowość dla standardowego trybu WDS (dla trybu pracy 802.11g) wyraża się wzorem 25 Mbps / (n - 1), gdzie "n" to ilość urządzeń w magistrali. Dzięki zastosowaniu urządzeń z podwójnym modułem radiowym można pozbyć się tej niedogodności i dysponować przepustowością na poziomie 25 Mbps. Na potrzeby sieci zbudowanych w oparciu o rezerwowe kanały transmisyjne powstał specjalny protokół STP (Spaning Tree Protocol). Jest to protokół tworzący w sieci graf bez pętli (drzewo) i ustalającym zapasowe łącza, które w trakcie normalnej pracy pozostają zablokowane. W czasie prawidłowego działania wykorzystywana jest tylko jedna ścieżka, po której może odbywać się komunikacja. W przypadku awarii głównej ścieżki następuje przełączenie na ścieżkę redundantną. Protokół STP został zaprojektowany by zapobiegać awarii łączności w przypadku uszkodzenia pojedynczej ścieżki komunikacji oraz tworzeniu się tzw. pętli w tak zaprojektowanych systemach. Zwiększa to znacznie niezawodność całej sieci. STP jest częścią standardu IEEE 802.1D (wprowadzonego w 1998 roku), jego udoskonalona wersja - RSTP została wprowadzona wraz z IEEE 802.1D: 2001. Podstawowa różnica polega na czasie rekonfiguracji, STP potrzebuje nawet kilkadziesiąt sekund na rekonfigurację, protokół RSTP jest znacznie szybszy.


Rysunek 3

Szybki roaming

Dla pojazdów w ruchu bardzo ważną sprawą pozostaje możliwość szybkiego roamingu. Jest to szczególnie istotne w przypadku np. ruchu kolejowego, czy innych pojazdów poruszających się ze znacznymi prędkościami, gdzie duże znaczenie ma utrzymanie stałej łączności pomiędzy pojazdem a kolejnymi punktami dostępowymi. Problem można częściowo rozwiązać poprzez zastosowanie specjalnych anten (kierunkowych) oraz wydłużenie odległości pomiędzy kolejnymi punktami dostępowymi, co spowoduje, że przełączanie będzie następowało rzadziej. Firma Moxa opracowała dodatkowo specjalną technologię umożliwiającą bardzo szybkie przełączanie - Turbo Roaming. Dzięki tej funkcji czas przełączania pomiędzy kolejnymi Access Pointami dla urządzeń z serii AWK wynosi poniżej 100 ms (Rysunek 4).



Rysunek 4

Firma Moxa posiada również w swojej ofercie specjalny kontroler WAC-1001. Umożliwia on skrócenie czasu potrzebnego na przełączanie się pomiędzy kolejnymi Access Pointami do około 50 ms. (przy zachowaniu zabezpieczeń WPA2). Jest to możliwe dzięki temu, że kontroler WAC-1001 wpięty do sieci przekazuje wszystkie potrzebne informacje związane z uwierzytelnianiem pomiędzy kolejnymi Access Poinami i dzięki temu skraca proces przełączania do niezbędnego minimum.


Rysunek 5

Funkcja ACC (Automatic Carriage Connection)

Jest to nowa funkcja stworzona specjalnie na potrzeby taboru kolejowego. Umożliwia automatyczne zestawianie połączeń bezprzewodowych pomiędzy kolejnymi wagonami w składzie. Po ustanowieniu połączenia możliwa jest transmisja danych jedynie w obrębie dwóch urządzeń bezprzewodowych (brak możliwości podłączenia np. trzeciego urządzenia bezprzewodowego). Funkcja ta ma na celu automatyczne tworzenie połączeń bezprzewodowych pomiędzy wagonami oraz ich dezaktywację w przypadku spełnienia określonych warunków (zanik sygnału przez okres dłuższy niż zdefiniowany). Pozwala to na takie skonfigurowanie urządzeń bezprzewodowych, aby mogły samoistnie tworzyć połączenia bezprzewodowe w momencie dopinania kolejnych wagonów i zapewniać bezawaryjne działanie podczas ruchu takiego zespołu.


Rysunek 6

Bezpieczeństwo transmisji

Kolejnym aspektem komunikacji bezprzewodowej w przemyśle jest kwestia bezpieczeństwa transmisji. Podstawowymi metodami zabezpieczania połączenia jest filtracja adresów MAC (autoryzacja na podstawie adresu MAC) urządzeń bezprzewodowych, czy ukrywanie adresu SSID sieci bezprzewodowej. Jednak metody te są obecnie wysoce nieskuteczne i nie stanowią już problemu dla "nieproszonych gości". Wśród metod szyfrowania obsługiwanych przez współczesne urządzenia komunikacji bezprzewodowej wymienić można WEP (oparte na algorytmie szyfrującym RC4), WPA (Wired Equivalent Privacy, zgodny ze standardem IEEE 802.11, opracowany jako udoskonalenie WEP) oraz WPA2 (standard zaprojektowany całkowicie od nowa, wykorzystuje szyfrowanie AES - wymagające znacznie większych mocy obliczeniowych niż stosowane w WPA - TKIP). Urządzenia komunikacji bezprzewodowej firmy Moxa obsługują wszystkie wspomniane technologie, dodatkowo mając możliwość uwierzytelniania i autoryzacji poprzez serwer RADIUS.

Budowa urządzeń, zasilanie

Ostatnią kwestią pozostaje mocna, solidna obudowa oraz możliwość nieprzerwanej pracy w niekorzystnych warunkach środowiskowych urządzeń przeznaczonych np. do działania w systemach komunikacyjnych transportu kolejowego. Bardzo ważna jest również zgodność z branżowymi normami i standardami, takimi jak np. EN50155 (zastosowania kolejowe), EN50121-1/4 (urządzenia telekomunikacyjne i sygnalizacyjne stosowane w kolejnictwie), ATEX Class 1, Zone 2 i inne. Urządzenia muszą być odporne na drgania i wstrząsy, niskie oraz podwyższone temperatury, pył, kurz oraz wilgoć. Bardzo dobrze sprawują się tutaj wodoodporne, zakręcane złącza RJ45, zapewniając największe bezpieczeństwo podłączenia przewodów do urządzeń. Przydatną funkcją dla urządzeń montowanych w taborze jest również możliwość zasilania sprzętu jednym kablem (sygnałowym). Technologia ta nazywa się Power over Ethernet i eliminuje konieczność stosowania osobnych przewodów zasilających. Access Point AWK-6222 firmy Moxa posiada obudowę o stopniu ochrony IP68, może więc być wystawiony na działanie warunków atmosferycznych. Zakres temperatury pracy wersji oznaczonej symbolem "T" wynosi od -40 do 75oC. Wszystkie urządzenia serii AWK posiadają redundantne zasilanie (12 - 48 VDC) oraz dodatkowo mogą być zasilane za pomocą technologii Power over Ethernet.
Sądząc po dotychczasowym rozwoju sytuacji, wszystko wskazuje na to, że standard bezprzewodowego Ethernetu pozostanie najatrakcyjniejszą możliwością teraz i w przeszłości dla bardzo wielu zastosowań w przemyśle, transporcie, kolejnictwie i innych gałęziach. Bardzo istotną kwestią, oprócz niezawodności i możliwości prostej konfiguracji pozostaje możliwość bezproblemowej rozbudowy w przyszłości systemu opartego o ten standard (kompatybilność).

 Kryspin Wach
Źródło: Elmark
O nas  ::  Regulamin  ::  Polityka prywatności (Cookies)  ::  Reklama  ::  Mapa stron  ::  FAQ  ::  Kontakt
Ciekawe linki: www.klimatyzacja.pl  |  www.strony.energoelektronika.pl  |  promienniki podczerwieni
Copyright © Energoelektronika.pl