Bezdrátová komunikace. Program. Bezdrátové sítě ZigBee. Přehled bezdrátových technologií. ZigBee fyzická vrstva

Transkript

1 Michal Kahánek Přehled ch technologií Přehled ch technologií Pokrytí WWAN WMAN WLAN WPAN 2G/2.5G/3G ZigBee Bluetooth WiMAX WiFi Frekvence Rychlost Maximální dosah Provoz z baterií ZigBee Bluetooth WiFi WiMAX 2G/2.5G/3G 868/915MHz 2,4GHz ,4GHz 720 2,4GHz 5,8GHz 11, GHz 56, /900/1800/ 1900/2100 MHz m+ < 10m 100m+ 50km 100km ,5 5 0, Rychlost (Mbps) ZigBee fyzická vrstva Síťová vrstva ZigBee typy Frekvence Oblast použití Kanály Datový tok 868 MHz Evropa 0 20 Kbps 915 MHz Amerika Kbps 2.4 GHz Celosvětově Kbps Koordinátor Vytváří PAN síť (Personal Area Network) Pouze jeden v PAN síti Musí být FFD Router Má funkci směrovače Musí být FFD Komunikuje s jedním routerem Může být RFD / FFD Koordinátor Router 1

2 Síťová vrstva ZigBee topologie Smyčková Linková vrstva ZigBee třídy Full Function Device (FFD) Pracuje jako koordinátor nebo router Komunikuje se všemi dostupnými mi (FFD/RFD) Hvězda Reduced Function Device (RFD) Může podporovat Low Power mód Komunikuje s jedním FFD Strom Koordinátor Router Komunikační cesta stromová topologie Komunikační cesta smyčková topologie B A B A Přenos dat zabezpečovací systém Čidlo odesílá informaci do řídicího systému 2

3 Porucha jednoho routeru Automatické vytvoření nové cesty ZigBee volba vhodné topologie Hvězda Strom Smyčky Mobilita Malá Střední Velká Vzdálenost 100m 600m 2000m Počet uzlů Málo Hodně Hodně Stabilita Vysoká Střední Nízká Cílové aplikace ZigBee komunikací Automatizace budov Inteligentní řízení spotřeby energií Zdravotnická technika Domácí spotřebiče Pokladní a obchodní aplikace Telekomunikační Efektivita Vysoká Střední Nízká Současný sortiment Moxa pro připojení sériových Ethernet NPort WiFi Ethernet NPort W série 3

4 Ethernet > 100M NPort Z2150 Převodník Serial to ZigBee ZigBee anténa RSMA konektor NPort Z3150 Brána ZigBee to Ethernet ZigBee anténa RSMA konector 10/100 Ethernet Rozhraní Parametry NPort Z2150 NPort Z3150 ZigBee Frekvence (GHz) Typ Koordinátor / Router / Koordinátor Topologie Hvězda / Strom / Smyčky Hvězda / Strom / Smyčky Zabezpečení 128 bit AES 128 bit AES Ethernet Rychlost (Mbps) není 10/100 Sériový port Software Port Sériový port Sériový port ZigBee Port Rychlost (bps) Řízení není RTS/CTS DTR/DSR XON/XOFF není Konfigurace Utilita Web konzola / Telnet Operační mód není Real COM, TCP Server, TCP Client, UDP AWK-1121 průmyslový IEEE a/b/g klient Sériový port AWK-3121 průmyslový IEEE a/b/g AP/bridge/klient AWK-5222 průmyslový IEEE a/b/g dual RF AP/bridge/klient AWK AWK-5232 Průmyslový IP68 průmyslový IEEE IEEE a/b/g/n a/b/g/n AP/bridge/klient AP/bridge/klient AWK-6222 průmyslový IP68 IEEE a/b/g venkovní dual RF AP/bridge/klient AWK-1127 průmyslový IEEE a/b/g klient se sériovým portem AWK-4121 průmyslový IP68 IEEE a/b/g venkovní AP/bridge/klient AWK-3131 průmyslový IEEE a/b/g/n AP/bridge/klient AWK-4131 Průmyslový IP68 IEEE a/b/g/n AP/bridge/klient 4

5 Problémy rychlého roamingu Vyhledávání dalších AP Vyhledávací čas Počet kanálů Rušení zhoršuje kvalitu signálu Externí rušení například v pásmu 2.4GHz Rušení způsobené odrazy signálu mezi AP a klientem Předávání zabezpečovacích informací Předávání klíčů Radius Server Síla signálu MOXA Turbo Roaming TM 1. Zkrácení vyhledávacího času Vyhledávání dalších AP na pozadí: RSSI AP1 < Treshold Value Scan AP1 Scan Řešení založené na klientech pracující se všemi AP Treshold Value Scan Treshold Value Roam Rozhodování o přechodu na straně klienta: 1. RSSI AP1 < Treshold Value Roam 2. RSSI AP2 > RSSI AP1 + 7dB Volitelný seznam AP a kanálů pro roaming (max. 3 kanály) Jeden RF modul MOXA Turbo Roaming TM Max. rychlost klienta 120km/h Propustnost sítě 15-20Mbps Rychlost 30ms pro nezabezpečený systém Maximálně 3 kanály Snadné použití Žádné proprietární protokoly, nezávislé na AP Turbo Roaming aktivován jedním kliknutím Bez omezení výkonu při vyhledávání na pozadí Speciální nastavení Seznam AP Nastavení pravidel pro Roaming Redundantní Turbo Roaming TM 2. Redundance a správná volba antény omezují vliv rušení Redundantní ní roaming na 2.4GHz a 5GHz omezuje vliv rušení Paralelní přenos dat Žádná ztráta paketů První doručený paket je použit, jeho duplikát je zahozen Správný návrh sítě Kabelové antény Směrové antény Správná volba kanálů Redundantní Turbo Roaming TM Dva RF moduly Max. rychlost 120km/h Propustnost sítě 15-20Mbps Rychlost 100ms pro nezabezpečený systém Maximálně 3 kanály Snadné použití Turbo Roaming aktivován jedním kliknutím bez omezení výkonu při vyhledávání na pozadí Speciální nastavení Seznam AP Nastavení pravidel pro roaming Pouze s AP a klienty MOXA Zabezpečený Turbo Roaming TM 3. WAC-1001 Access Point Controller WAC-1001 Pouze MOXA AP, klienti a WAC Centrální prvek spravující a předávající klíče WPA/WPA2 PSK a Enterprise zabezpečení Rychlost do 50ms včetně zabezpečení Snadná integrace do standardní LAN sítě Cenově efektivní náhrada k standardním AP s kontrolérem 5

6 Princip funkce WAC kontroléru 1. Klient se zaregistruje u AP1 a vymění si zabezpečovací informace 2. WAC si uloží zabezpečovací informace klienta a AP1 3. Na základě RSSI rozhoduje WAC o přechodu klienta na jiný AP - roaming 4. WAC předá zabezpečovací informace do AP2 5. WAC odpojí klienta od AP1 a dá povel k přechodu na AP2 6. Klient se přepojí na AP2 pokračuje další postup od bodu 2. AP1 AP2 AP3 AP4 Proč AWK-3131 nedosahuje vysokého datového toku dle specifikace? Polariata antén je pro vícenásobné bezdrátové spoje extrémně důležitá. Ujistěte se, že nedochází k interferenci mezi jednotlivými anténami. Ujistěte se, že zvolený kanál není používaný U současné specifikace nejsou podporovány přenosy na velké vzdálenosti. Maximální doporučovaná vzdálenost je m. Proč se zhoršila kvalita přenášeného obrazu po zvýšení multicast přenosové rychlosti Ztráta paketů je přirozeným omezením multicast komunikací v ch sítích. Multicast v ch sítích nemá žádnou metodu opakováného odesílání paketů nedoručených například z důvodu kolize nebo rušení. Pakety mohou být mezi AP a klientem ztraceny například z důvodů: Bezdrátové spojení není tak spolehlivé jako Ethernet. Není možné garantovat 100% přenos paketů. Multicast nemá opakovací proceduru. Proto nejsou nepotvrzené pakety doplněny. AP je nikdy znovu nevysílá. Ethernet WiFi Multicast Bez layer2 opakování Bez layer2 opakování Unicast Bez layer2 opakování Layer2 opakování Je lepší umístit přepěťovou ochranu blíže k anténě nebo k. Pokud je přepěťová ochrana u, může s ohledem na podmínky zemnění dojít k přeskoku přepěťového výboje na (zejména pokud má kovový kryt) a k jeho poškození. Pokud je přepěťová ochrana u antény, může se blesk spojit s kabelem, ale vzhledem k tomu, že anténa bývá umístěna nejvýše a kabel má plastovou izolaci, je toto riziko méně pravděpodobné než první scénář. V AP-Client módu ch prvků AWK nezná AP správnou MAC adresu koncového Běžná aplikace AP-Client módu AP AP zná MAC adresu koncového AP Samostatný klient Client AP zná MAC adresu klienta, ale nezná MAC adresu koncového. AP spoléhá na klienta že provede ARP resolution a doručí pakety do koncového 6

7 V AP-Client módu ch prvků AWK nezná AP správnou MAC adresu koncového Moxa Bridge mód Master Slave V bezdrátovém Bridge módu, je MAC adresa během bezdrátového přenosu zachována. To znamená, že PC zná správnou cílovou MAC adresu se kterým komunikuje. Prvky Moxa pro mobilní telefonní sítě čtyřpásmový GSM/GPRS modem -30 C až 75 C 1x RS-232/422/485 OnCell G2111 OnCell G2151I čtyřpásmový GSM/GPRS mobilní IP modem -30 C až 55 C 3111: 1x RS : 1x RS-232/422/485 OnCell G3111/3151 čtyřpásmová GSM/GPRS/EDGE mobilní IP brána s VPN 1 LAN port -30 C až 55 C 3110: 1x RS-232 port 3150: 1x RS-232/422/485 čtyřpásmový GSM/GPRS mobilní router 4 LAN porty -30 C až 55 C 5004: montáž na panel 5104: montáž na DIN lištu OnCell 5004/5104 třípásmový OnCell G3110/3150 UMTS/HSDPA mobilní router třípásmová OnCell 5004/5104-HSDPA UMTS/HSDPA mobilní IP brána OnCell G3110/3150-HSDPA třípásmová HSPA mobilní IP brána OnCell G3110/3150-HSPA třípásmový HSPA mobilní router OnCell 5004/5104-HSPA Spolehlivé spojení přes mobilní telefonní sítě Proč je užitečná funkce GuaranLink? Možné příčiny přerušení mobilního spojení Není možná registrace do GSM sítě Základnová stanice není v dosahu Špatný výběr frekvenčního pásma Špatný PIN kód Základnová stanice odpojila Není možné připojení službami GPRS/UMTS/HSDPA Špatná APN Základnová stanice pravidelně odpojuje Chyba při ověřování uživatele Slabý signál Tři metody ověřování mobilního spojení ISP initial connection check Ověření, jestli je OnCell registrován v GSM síti (kontrola PPP spojení), jinak je OnCell restartován Nastavení počtu pokusů o PPP spojení (co 3 minuty) Nastavení timeoutu pro registraci do sítě (10~600 min.) Cellular connection alive check Ověřuje, jestli jsou přenášena data. Pokud ne, ověřuje odezvu na ping a pokud není, pokusí se modem o nové GPRS spojení. Nastavení intervalu mezi pokusy o ověření funkce spojení (1~600 min.) Nastavení počtu pokusů o ověření funkce spojení (1~5 / 15 sec.) 7

8 Tři metody ověřování mobilního spojení Packet-level connection check Periodicky ověřuje odezvu na ping od vzdáleného systému a pokud není, pokusí se modem o nové GPRS spojení. Nastavení intervalu mezi ověřováním (1~600min) Nastavení počtu neúspěšných pokusů (1~5 / 15 sec.) Ktéré funkce GuarenLink zvolit? ISP initial connection check Pokud mívá OnCell problémy s připojením do GSM sítě po restartu. Nezpůsobuje žádné další přenosy dat. Cellular connection check Pokud se stává, že provozovatel sítě přerušuje GPRS spojení u nepřenášejících data. Pokud nejsou přenášena žádná data, způsobuje další ICMP komunikaci. Packet-level connection check Když dochází k náhodnému odpojování modemu od sítě. Trvalá periodická ICMP komunikace. Shrnutí Sběrnice ZigBee je užitečná pro připojení velkého počtu v malém prostoru Moxa nabízí komplexní portfolio pro stavbu ch ethernetových sítí Důležitým prvkem návrhu průmyslových ch sítí je redundance a správné pokrytí signálem Komunikační Moxa pro mobilní telefonní sítě umožňují vzdálené připojení sériových a ethernetových Zařízení mají implementovány funkce pro trvalé udržování spojení s mobilní síti 8