自1997年IEEE802.11"Wi-Fi"標準問世以來,如今大多數現代工業(yè)企業(yè)都有一些(如果不是大多數)通過工業(yè)物聯網運行的業(yè)務。實際上,這些是工業(yè)4.0生產和物流模式的通信基礎,以及它們所采用的工業(yè)物聯網概念和技術。

與家庭、辦公室和公共空間的Wi-Fi不同,IWLAN應用程序的性能要求更高,可能包括低延遲、確定性、超可靠、高度安全和(或)適應復雜的射頻環(huán)境。畢竟,生產產出、對機器或設備的損害,甚至環(huán)境、健康和安全(EHS)問題都可能受到威脅。如果一個應用程序涉及漫游車輛或機器人(參見本問題中的相關文章),那么Iwlan的復雜性要大得多。

所有這些都是一個很高的要求,這就是為什么IWLAN需要對應用程序的需求有一個清晰的理解,然后仔細的射頻工程來滿足這些要求。

使用國際水資源網的四個最佳做法

雖然有關于適當部署IWLAN所需的射頻工程的完整書籍,但這四個最佳做法可以為工業(yè)企業(yè)提供一個廣泛的框架,確保它們在一段時間內最大限度地利用IWLAN的投資。

1.工業(yè)無線電地盤測量

工業(yè)環(huán)境通常具有不同的射頻干擾源、反射源和吸收源,可造成不同程度的衰減和不規(guī)則的無線電波模式。其中包括:附近的辦公室廣域網、毗鄰的IWLAN和rfid系統(tǒng);金屬機械、管道、衣架和門;厚的混凝土墻、液體甚至人。這就是為什么徹底的現場調查對于成功部署和操作IWLAN至關重要。

現場調查的目標是通過最佳的無線接入點(APS)、正確的信道選擇和在APS和客戶端設備之間可能的最佳信號噪聲比(SRRS),確保目標設施和應用的充分的信號覆蓋。

要進行現場調查,你需要設備的平面圖、應用程序的數據速率要求、測量信噪比和檢測其他射頻源的工具,如無線站點調查軟件和射頻頻譜分析儀。如果沒有這些工具,則可提供具有專業(yè)軟件和廣泛的現場調查經驗的專家,以協助在這一階段的IWLN設計。

其次是對設施進行目視檢查,以驗證樓層平面圖,因為原來的結構可能已作了重大修改,并注意到庫存或設備機架、機器和庫存等可能獨立存在的任何衰減來源。頻譜分析也應使用適當的工具。

此時,可以確定、裝備和測試初步的AP位置。高架的地方,如建筑柱(室內)或柱(室外)、梁和天花板是理想的。具有多天線和全向天線的AP設備可以提供最佳的射頻覆蓋,最好與POE(電力超以太網)布線連接。

最初,在配置APS和客戶端設備時,只要讓它們彼此"交談"即可。應將它們放置起來,使其無線電波能夠形成覆蓋單元,使其略微重疊,以確保沒有信號間隙或信道重疊。

在建立無線電連接之后,可以啟用更高級別的功能,例如安全性和漫游功能,每次一個,這樣,每個功能都可以在需要時解決問題,因為它們是添加的。調整連接也是如此,如調整傳輸功率或漫游策略。別忘了記錄一切。

2.工業(yè)無線網絡的生命周期管理

適當的設計、工程和配置一個IWLAN可能是一個相當大的任務。它通常需要外部的射頻工程專門知識,如果沒有在內部。雖然有可能用"自己動手"、"自學自學"的方法建立一個正確的信息系統(tǒng),但這樣做會消耗工業(yè)企業(yè)其他地方可能需要的大量熟練的信息技術/操作技術(IT/T)資源,而且比聘請專家短期參與需要更多的時間和精力。

無論如何,一旦一個IWLAN按計劃運行,"忘記"無線網絡操作的傾向可能是一個錯誤。就像任何生產機器一樣,IWLAN成為了一個有價值的工廠資產,需要在其生命周期內加以管理。

回顧一下網站調查也是一個好主意。為什么?因為隨著時間的推移,一個設施的樓層布局會發(fā)生重大變化。例如,如果安裝了新的機器或金屬機架,甚至是墻壁或隔板,它就會改變生產環(huán)境的射頻特性,無論是小的還是大的。如果數量很大,Iwlan就會完全停止工作。如果只是一點點的話,IWLAN的性能可能會不盡如人意地提高通訊故障的風險,從而導致停機或其他成本。

作為定期實地調查的一部分,還應進行最新的頻譜分析。新的內部系統(tǒng),甚至鄰近的建筑將啟用Wi-Fi。這些在原始光譜分析中沒有出現的新系統(tǒng),可能會侵入或增加無線頻譜的密度,損害現有的無線解決方案。值得記住的是,頻譜分析只是一個時間上的快照,因此應該進行例行監(jiān)控。如果新頻譜分析顯示影響現有無線系統(tǒng)的重大變化,則應作出調整(對新系統(tǒng)或現有系統(tǒng)),以便所有系統(tǒng)都能共存并以最佳方式運行。

除了地板布局的變化,可用的IWLAN和無線技術將不可避免地隨著時間的推移而演變,就像IEEE802.11已經發(fā)展,現在5G無線技術正在出現一樣。使用舊的Wi-Fi技術的工廠可能會增加機會成本,因為新的無線技術可以提供更多的能力,而且成本往往更低。

3.工業(yè)無線網絡安全

工業(yè)企業(yè)--尤其是關鍵的基礎設施,如發(fā)電廠、石油和天然氣運營、交通等--是網絡威脅的主要目標。想想敲詐軟件吧。它可以加密操作機器或進程所需的代碼或數據,并要求支付去加密。越來越多的是,它的實施者將目標對準了大規(guī)模的工業(yè)經營,因為支付額可能比個人或中小型企業(yè)大得多。

好消息是IWLAN硬件帶有內置的安全功能,比如防火墻、加密和設備認證。附加硬件可以提供虛擬專用網絡(VPN)功能。在某些組件中,需要在部署中配置這些特性,這一步驟可能會被忽略,并使Iwlan容易受到入侵。

關于國際水資源網絡安全的其他建議包括:

• 限制物理和虛擬訪問。服務器、路由器、APS(如果沒有提升或無法達到)和客戶機設備應被關入籠子并鎖定,以防止被篡改。連接到IWLN的每個設備都有一個媒體訪問控制地址,其訪問可以而且應該受到限制。
• 把伊瓦蘭的槍藏起來。所有的Wi-Fi路由器都有一個通常被廣播的服務集標識符(ssid),但是這個廣播可能會被禁用,這使得黑客很難找到網絡。
• 使用認證和可用的最強加密。Wi-Fi保護接入(WPA)和WPA2認證應該使用預先共享的密鑰或半徑服務器?？蛻舳藨摫灰笫褂靡粋€密鑰短語進行身份驗證,并且還需要指定一個加密方法,這比公開身份驗證或者像WEP這樣的弱方法更安全。強加密密碼,如TKIP或AES也應使用。
• 分割和分離與它的廣域網。對于一個工業(yè)企業(yè)來說,把它分割成子網是很好的,所以如果黑客進入了它的一部分,其余的就不會被開發(fā)了。另外,將網絡無線局域網與信息技術無線局域網分開,可以防止后者對前者的入侵。

4.信息技術/外部業(yè)務協作。

為了在工業(yè)4.0時代蓬勃發(fā)展,工業(yè)企業(yè)需要在OT和IT團隊之間進行深入、跨職能和積極主動的協作,將各自的專門知識和經驗結合起來,使當今的生產和物流環(huán)境完全數字化。伊萬斯是一個完美的例子。IT/OT團隊需要了解所有網絡環(huán)境的獨特術語和設計要求,特別是在網絡作為完全數字化工業(yè)企業(yè)的戰(zhàn)略支柱的背景下。

多年前,OT的控制和SCAD系統(tǒng)網絡通常與企業(yè)IT網絡分離。但是,隨著新興的行業(yè)4.0和ioot模型,這一差距已經縮小,特別是在Iwlan已經部署的情況下。遺憾的是,在許多情況下,考慮到彼此不同的背景和視角,將OT和IT網絡連接起來會在OT和IT團隊之間造成理解上的差距。

例如,在線電視網絡實際上與外部入侵隔絕,這可能使在線電視網絡工程師不關心網絡安全,但現在他們必須關心網絡安全。另一方面,IT專業(yè)人員可能并不擔心他們的企業(yè)廣域網(最初用于提供一般Wi-Fi覆蓋)可能過度飽和了無線頻譜和可用頻道。這不利地影響了操作的可靠性和正常運行時間的IWLAN。

有助于彌合對信息技術/信息技術的理解差距的是,舉辦一個初步的、便利的講習班,將兩個群體聚集在一起,分享各自的背景和對各自具體責任的關切。這項活動可包括白板演習,以確定加強協作的具體機會,例如對工業(yè)網絡和運營的聯合無線頻譜監(jiān)督,并制定相關的行動計劃。這一領域的最佳做法是,至少每半年舉行一次信息技術/業(yè)務小組會議,如果不是每季度舉行一次。

提高現有工業(yè)廣域網的可靠性

你手下的人是不是該這么做?如今,IWLAN是大多數企業(yè)通信的重要組成部分。然而,許多人可能使用過時的IEEE802.11技術,以"斷斷續(xù)續(xù)"的方式運作?；蛘?它們的安全特性今天可能不太理想,正在造成應該查明和關閉的漏洞。另外,你的OT和IT團隊是否在一起工作,以確保你的IWLAN是被適當分割的資產,并且運行在最頂級的狀態(tài)?

如果這些條件中的任何一種描述了您的IWLN環(huán)境,那么也許是時候更新您現有的站點調查或進行一次新的調查了。將生命周期管理實踐應用到IWLAN中是很重要的,就像使用昂貴的、不可或缺的機器一樣。