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1、东莞市艾拓电子有限公司2017年3月工厂车间无线覆盖解决方案随着移动互联网的发展，移动互联更方便更快捷，在工业生产中，无线移动终端广泛应用和快速普及，极大的提高了生产效率。终端接入以无线接入为主导，是构成工业4.0和物联网的基石。无线局域网（WLAN）技术，作为传统有线网络的延伸，在某些环境也可以替代传统的有线网络。对比传统的有线传输解决方案，使用WLAN无线网络实现数据传输具有以下显著特点： 1.简易性：WLAN无线网络传输系统的安装快速简单，可极大的减少敷设管道及布线等繁琐工作；2.灵活性：WLAN无线网络和终端无线接入，可以摆脱网线的束缚，更方便更灵活，较有线网络无法比拟的优越性。设备可
2、以灵活移动，或者可以方便的调整安装位置，使无线网络达到有线网络不易覆盖的区域；3.综合成本低： WLAN无线网络减少了布线的费用，在需要频繁移动和变化的动态环境中，无线局域网技术有着不可替代的价值和优势； 4.扩展能力强：WLAN 无线网络更方便扩展，可以根据具体应用需要，随意的增加无线设备，同时增加无线终端的接入和使用量。二、无线网络WLAN需求分析大型厂区无线网络WLAN的需求，可分为车间生产区的无线设备，办公区移动办公。在生产区要充分考虑车间的恶劣环境，设备的稳定可靠。在办公区要充分考虑访客（领导、客户、合作伙伴）接入网络的需求。车间环境特点和需求：1、生产设备经常变动位置、手持终端、叉
3、车电脑等频繁移动。2、车间区域大，梁架高，布有线网络成本高，线路生产容易损坏。3、一些区域环境恶劣，高温、潮湿、粉尘、腐蚀，网络设备和线路易损坏。现在终端设备都小型化，方便移动。不像以前台式设备，每个位置走有线网络。无线局域网（WLAN）技术帮助我们摆脱有线的束缚。WLAN无线网络其核心是对车间进行WiFi覆盖，稳定优质的无线网络主要是保证几点：1、 信号强全覆盖，无覆盖盲区和死角。2、 无线速率高，网络延时小，AP间无相互干扰。3、 无线AP支持无缝漫游，跨AP会有延时，尽量减少跨AP。4、 充分考虑车间各种恶劣环境对无线设备及稳定性的影响。三、无线网络WLAN方案设计根据厂区车间对无线网络
4、WLAN的需求，以及车间生产环境的特殊性，基于以上分析需求和要点，方案设计如下。一、覆盖要求：信号强全覆盖，无覆盖盲区和死角1、扇区覆盖：对于全敞开的工厂车间，为了减少走线和降低成本，一般采用扇区天线进行覆盖。其安装和效果类似于壁挂音箱，在车间其中一端3-5米高的位置安装无线AP和扇区天线，覆盖整个车间区域。最大覆盖区域可达100500米。扇区覆盖的优点：覆盖范围宽，安装简单，只需在安装无线AP的位置走一条网线，整体布线少，省事。节省大量布线成本和安装安装工时，降低综合成本。一个车间一个AP占用一个无线信道，不存在AP之间相互同频。整个车间仓库都是在一个AP覆盖下，手持设备和移动终端随意移动不
5、会出现跨AP切换的问题，真正意义上的零延时零切换。扇区覆盖的缺点：适合于全敞开的车间，中间不能有横墙或隔断。对有横墙或结构复杂的车间不适合。扇区天线安装方法：如果不是直通全敞开的车间，中间有横墙隔断，或者大型障碍物遮挡，可以采用一个AP接两个扇区天线，通过馈线拐弯绕过障碍物或者穿过横墙，对两个敞开的区域进行覆盖。如图所示，左右两个车间，分别安装一个扇区天线，通过10-20米馈线连接，可以覆盖两个车间，两个车间中间约10米的通道部分通过衍射被覆盖，同样有WiFi信号。这样两个车间都同属于一个AP一个信道，人员手持移动设备和带终端的叉车、推车等，可以随意移动不会出现跨AP切换的问题，或者跳转连接到
6、其他AP造成延时和不稳定的问题，这也是从初始无线网络覆盖方案设计上，对无线稳定连接最底层的保障。2、天馈式覆盖扇区覆盖对全敞开的车间、仓库非常有效，对于有很多横墙和隔断的车间，可以采用天馈式进行覆盖，一个AP分接4-8个吸顶天线，通过馈线连接，馈线可以灵活的拐弯和穿墙，把WiFi信号送到车间不同的隔断区域，达到对整个车间的全覆盖。如图所示，对较大的空间和区域，安装1-2个天线，天线间隔15-30米，对于较小的房间和区域，吸顶天线拐弯或穿孔，安装在屋内或者门口。天馈式覆盖的优点：覆盖范围宽，对场地环境的适应性强，安装部署灵活，方便扩展。适合结构复杂或有隔墙的车间，馈线可以拐弯穿墙到达要覆盖的区域
7、。一个车间一个AP占用一个无线信道，不存在AP之间相互同频。整个车间仓库都是在一个AP覆盖下，手持设备和移动终端随意移动不会出现跨AP切换的问题，真正意义上的零延时零切换。天馈式覆盖的缺点：馈线布线安装时相对麻烦些，成本稍高些。对屋顶很高的车间，贴墙或沿桥架走线。在设计和安装中，综合考虑效果和投入，以及建设和后期维护运营的实际，对需要的车间进行全覆盖。但是也有重点和次要之分的，重点区域必须保证覆盖到位，次要区域覆盖相对可以有所降低；整个项目逐步开展，先覆盖接入条码扫描，后续覆盖接入生产设备数据采集，今后集成到统一的平台进行管理和运营。2、无线速率要求：无线速率高，网络延时小，AP间无相互干扰。
8、无线网络WLAN的设计和部署，无线网络的传输速度，是一个关键指标。在无线信号达到要求的情况下，无线速率是由无线设备支持的无线协议决定的。无线WiFi经过多年的发展，经过无线技术不断发展经历了几代产品，我们可以根据车间无线应用的需求合理选择相应参数的无线产品。回顾无线WiFi的发展历史：第一代802.11，1997年制定，只运行于2.4GHz，最快2Mbit/s第二代802.11b，1999年，只运行于2.4GHz，最快11Mbit/s（也就是我们常说的WiFi）第三代802.11g/a，2002年，分别运行于2.4GHz和5GHz，最快54Mbit/s第四代802.11n，2007年，可运行于
9、2.4GHz或5GHz，150Mbit/s起，最快600Mbit/s第五代802.11ac，2012年，只运行于5GHz，能够提供最少1GMbit/s的无线传输速率根据无线网络WLAN可靠性和吞吐量的要求，我们建议选择802.11n协议和制式的无线设备进行部署，具体理由是：1、传输高普通的802.11 a/b/g制式，最高54M，实际用户速率在20M左右；而11n的制式，理论速度150-300M，实际可以达百兆传输，和5类线以太网线相当。2、覆盖范围广802.11n采用智能天线技术，通过多组独立天线组成的天线阵列，可以动态调整波束，保证用户接受稳定的无线信号，并减少其他信号的干扰，覆盖范围能大
10、普通11g制式的6倍以上。3、稳定性高除了上述智能天线技术外，还采用了MIMO技术，无线信号多路收发，解决散射、反射的多径干扰问题，稳定性和抗干扰能力大大提高，甚至可以传输局域网内的语音和视频等实时业务数据。4、兼容性好802.11n制式设计之初即保证了向后的兼容性，如果现场有802.11 a/b/g制式的覆盖，可以统一接入802.11n网络。5、复杂环境下的适用性由于采用了MIMO及智能天线技术，信号穿透性更好，更容易消除盲点，简化前期查勘设计工作，减少部署数量，降低组网成本。6、接入数量更大普通802.11 a/b/g制式同时最大接入20个左右的终端就会有吞吐卡顿问题，而802.11n由于
11、智能天线和MIMO的技术，每个天线分集下都可以同时接入大量的用户，因此更适合于用户终端数量较多的密集接入场合，以及用户终端经常移动的场合。无线协议的选择：虽然第五代无线802.11ac协议速率更高，在工厂车间部署无线网络和无线WiFi覆盖时并不建议使用，具体理由是：1、 保有量第五代无线协议802.11ac，只运行于频率5GHz(5.8G)，而采用频率2.4GHz的802.11 g/n的设备，长期以来在使用中一直有很大保有量，甚至一直代表我们常说的WiFi，因为保有量大产销量大，设备的成本也相对较低。2、 兼容性2.4GHz的802.11g/n的设备兼容性比较好，无线发射设备即无线AP和无线终
12、端设备，无需同时更换。工业设备一般更新较慢，比如一些老款的无线设备搭配了802.11g的无线网卡，可以和新款的无线AP在一起使用，对单个设备而言，802.11g协议最高54M，实际用户速率在20M左右也够用了。这样无需同时更换，可逐步平滑升级。3、可替换2.4GHz的802.11 g/n的设备，市场保有量大，损坏维修或升级，更容易找到同类替换产品。4、穿墙能力2.4GHz相对于5.8GHz，2.4GHz穿墙能力更强，传得更远，更适合于无线WiFi覆盖。5、负载能力5.8GHz无线在传输速率和负载能力上占优。如果对传输速率和接入的终端数量要求非常高，可以采用2.4GHz和5.8GHz双频部署。双
13、频部署会增加覆盖成本，还需要终端设备也支持双频才行。支持双频的工业终端设备成本更高，可选择的种类少。综上所述，为了降低综合成本，通常情况下部署2.4GHz的802.11n可以满足车间无线应用的需求。毕竟车间无线应用相对封闭单一，接入的无线终端数不会太多。3、无线设备要求部署无线网络WLAN时，根据车间的生产需求和应用对无线速率的要求，选择相应的无线协议，就可以缩小无线设备品牌选型范围，同时还有以下几个注意点。1、无线AP：工厂车间说使用的无线AP，除了考虑无线协议、传输速率等网络应用中的需求，还要考虑工厂车间恶劣的环境对无线设备的影响，在工厂车间选择无线设备，稳定是第一位的，这也是工厂特殊环境
14、和要求决定的。工厂车间环境恶劣，高温、潮湿、粉尘、腐蚀等。无线设备故障，可能会影响生产，甚至导致停产。安装位置高，发生故障检修不容易，稳定最重要。工厂车间无线AP要求：1、 应选择全铝外壳的工业级无线AP，采用外散热方式，散热好，工作稳定。2、 家用塑料外壳的AP，粉尘容易进入散热槽，覆盖内部元件和堵塞散热槽。3、 特殊行业还需要注意防水、防爆、防粉尘、防腐蚀，首选工业级无线AP。另外，应选用AP+AC的部署模式，无线AP只负责无线信号和无线终端的接入，把无缝漫游、负载均衡、WiFi密码设置、无线信道设置、来宾无线网络、无线认证等高级网络功能和管理功能，都移到AC管理服务器集中管理。把路由和D
15、HCP功能交给企业级路由器。这样的好处是，无线网络部署更快捷、维护量少，通过AC集中管理更方便，更改WiFi密码，一次更改，所有AP全部生效。另外，建议采用AC支持动态功率调整和动态频率分配的AP，这样在复杂无线环境中，允许AP之间互相通过算法来协商和自行设定合适的功率和频点，减轻无线规划和维护的工作量。2、AC管理服务器：AC即无线AP接入控制器，负责控制和管理局域网中所有AP，实现统一集中管理，设置简单快捷。除此之外，还应支持多SSID、来宾无线、无线认证等高级功能，选择产品和方案是要注意，避免无线部署完毕后才发现功能不完善。1、支持多SSID具体的说，工厂企业客人来访时是，也需要使用无线WiFi上网。普通WiFi接入后，可以通过网上邻居访问公司的内部电脑和服务器，可能造成财务和资料外泄等安全隐患。如果单独做一个网络给客户使用，显然会重复建设增加投资，造成资源浪费。最理想的方案是，无线AP和AC控制服务器支持多SSID和来宾无线网络，无线AP同时发出多个SSID的无线WiFi信号，其中分别分配给来访客户，内部员工和领导使用，同时每个SSID具有不同的权限和访问范围。2、来宾无线网络另外，出来支
